[实用新型]一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器，尤其涉及一种兼有谐波和无功补偿的单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器。

背景技术

由于外界环境变化对分布式光伏发电系统影响较大，其输出功率直接受当前环境太阳辐照和温度影响。为使得并网光伏系统输出功率最大化，广泛采用两级式并网光伏系统，一般采用前级Boost变换器起到直流电压提升与最大功率点跟踪(MPPT)功能，再由后级逆变器进行光伏系统并网控制，其优点在于控制简单，但多级的系统将产生更多的能量损耗，降低了系统效率。

另一方面，光伏电站逐步向大容量方向发展且开始承担一定的本地负荷，通过光伏并网发电系统的功率因数控制功能，向电网中补偿无功，已成为光伏电站接入电网的核心技术之一。其主电路具有电压型全桥逆变电路，与传统的有源滤波和无功功率补偿装置主电路一致，因此可以利用光伏系统进行无功补偿，输出一定的无功功率，并抑制电网电流谐波。但传统的两级式或单级式光伏发电系统效率低于Z源逆变器，未能将高效的Z源逆变器与无功补偿功能相结合，未实现系统整体的统一控制方法。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器，基于Z源逆变器的单级式并网光伏系统利用Z源网络和逆变器直通时间进行升压，同时可实现并网电流逆变控制，兼有谐波和无功补偿，整体结构紧凑，效率更高，工作更可靠。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器，其特征在于，包括分别与太阳能光伏阵列相连的光伏电压采样模块和光伏电流采样模块，与Z源网络相连的电容电压采样模块，与三相电网相连的电网电压采样模块和电网电流采样模块；

所述光伏电流采样模块顺次与MPPT模块、第一减法器、光伏电压PI控制器、带直通比的SVPWM模块相连，所述光伏电压采样模块分别与MPPT模块和第一减法器相连；

所述电容电压采样模块顺次与Z源输出电压计算模块、第二减法器、母线电压PI控制器、第三减法器相连；

所述电网电压采样模块分别与带直通比的SVPWM模块和锁相环模块相连，所述锁相环模块分别与C坐标变换模块、C^-坐标变换模块相连；

所述电网电流采样模块顺次与C₃₂坐标变换模块、C坐标变换模块、低通滤波器模块、第三减法器、C^-坐标变换模块、C₂₃坐标变换模块、第四减法器、并网电流控制模块、带直通比的SVPWM模块相连；

所述电网电流采样模块与第四减法器相连，所述带直通比的SVPWM模块输出PWM控制信号。

本实用新型的有益效果是：通过调节直通占空比，实现光伏阵列最大功率跟踪功能以及Z源网络电压提升，同时采用基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法，获得包含并网有功、无功及谐波电流的指令电流，系统结构紧凑，在实现太阳能光伏系统并网发电的同时，可降低电网电流谐波并补偿电网无功功率，节约成本，高效可靠。

附图说明

图1是本实用新型一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器的结构示意图；

图2是本实用新型Z源网络的电路图；

图3是本实用新型统一控制方法的稳态时逆变器输出电流、非线性负荷电流以及电网A相电流的仿真结果；

图4是本实用新型统一控制方法的谐波抑制前后电网A相电流THD的仿真结果；

图5是本实用新型统一控制方法的Z源逆变器无功补偿仿真结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

一种单级式Z源光伏并网逆变器的统一控制器，如图1所示，包括分别与太阳能光伏阵列101相连的光伏电压采样模块201和光伏电流采样模块202，与Z源网络102相连的电容电压采样模块203，与三相电网相连的电网电压采样模块204和电网电流采样模块205。

所述光伏电流采样模块202顺次与MPPT模块207、第一减法器、光伏电压PI控制器206、带直通比的SVPWM模块210相连，所述光伏电压采样模块201分别与MPPT模块207和第一减法器相连，其中，所述直通比为全桥逆变电路103中开关器件在一个调制周期内，上下桥臂直通时间所占比例；