[发明专利]一种光伏并网逆变器电流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网逆变器的优化控制，提出一种改进的光伏并网逆变器电流控制方法，属于太阳能光伏发电领域。

背景技术

太阳能是当前世界上最清洁、最现实、大规模开发利用最有前景的可再生能源之一。太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要趋势，必将得到快速的发展。光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心，是新能源发电、微电网等与大电网之间的接口电路，其进网电流质量控制是关键技术之一。光伏并网逆变器通常包括基于高频开关的PWM调制逆变拓扑、并网连接的L/LC/LCL低通滤波器、电压电流信号检测电路、逆变控制环以及驱动电路。电流控制的目的就是使逆变器向电网输送高功率因素、低THD值的电流。目前，常用的逆变器电流环控制方法有电流滞环控制、比例积分微分控制(PID)、比例谐振控制(PR)、重复控制(RC)、电流模型预测控制(CMPC)等。这几种控制方法各有优劣，也有研究将多种控制方法结合起来形成复合控制法，取得了良好的电流控制性能。

PID控制是在反馈控制系统中应用最广泛的控制方法，它通过获取误差来计算控制量，控制思想简单。参数设计采用频率分析、极点配置等方法。单相并网逆变器电流控制中，被控制量是交流信号，而PID控制无法对交流信号实现无静差跟踪，微分控制对扰动非常敏感，还需要引入虚拟正交信号，作dq变换后使用PID控制器，实现并网电流无静差的效果。为保证系统稳定，PID调节器的增益受到限制，系统在低频段的开环增益较小，系统对输出电流稳态误差和谐波的抑制能力不佳。同时，这种方法还易受电网电压畸变和谐波干扰的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服传统PID电流控制技术的不足，提出了一种采用电流误差信号分段比例控制的光伏并网逆变器电流控制方法。该方法基于传统的PID电流控制，去除对干扰信号敏感的微分分量，去除无法实现交流信号零静差的积分分量。本发明操作简单，在满足系统稳定的控制要求下减小输出电流的稳态误差，增强了对电网畸变和谐波干扰的抵抗能力，降低输出电流THD值到5％以下。

为实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种光伏并网逆变器电流控制方法，所述光伏并网逆变器电流控制方法采用电网电压前馈以及电压外环和电流内环的双闭环控制结构，其包括以下步骤：

步骤1、通过市电电压前馈得到电压前馈控制量u₁；

步骤2、通过采用PI控制器的电压外环控制结构获取电流误差Δi，所述电流误差Δi为并网电流有效值指令I^*乘以sin表，再与并网电流采样值i_n比较后的差值；

步骤3、对电流误差Δi进行分段，形成多个电流误差段，每个电流误差段采用不同的增益，在保证电流控制量连续的情况下，经过采用P控制器的电流内环控制结构后，得到电流等效电压占空比控制量u₂；

步骤4、获得开关比较寄存器的指令值u_order，该指令值u_order＝u₁+u₂。

所述步骤1中得到电压前馈控制量u₁的方法是：将市电电压传感器测量得到的市电电压前馈，在高频开关作用下，逆变环节视为高增益小惯性环节，将市电电压采样值除以母线电压采样值，再乘以PWM模块周期寄存器的值，以得到电压前馈控制量u₁。

所述步骤2中并网电流有效值指令I^*为母线电压稳压环PI控制量输出。

所述PI控制量是将母线电压采样有效值和母线电压稳压值之间的电压误差值经过PI控制器控制获得的。

所述步骤3中，电流等效电压占空比控制量u₂为经过不同增益的P控制器，得到的电流控制量m与PWM模块周期寄存器的值的乘积。

所述步骤3包括：

步骤31、得到多个电流误差段的误差分段节点，记为c₁，c₂……c_n，其中，n为误差分段节点的个数，第x个误差分段节点记为c_x，n≥2，x≤n，c_n-1<c_n；每个误差分段节点对应设置相应的比例增益，分别记为kp₁，kp₂……kp_n，第x个误差分段节点c_x对应第x个比例增益kp_x，其中，kp_n-1>kp_n；