[发明专利]一种新型NPC三电平光伏并网控制方法

说明书

本发明公开一种新型NPC三电平光伏并网控制方法，其特征在于这是一种将有源滤波和无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型控制方法，该方法的准比例谐振控制器无需坐标变换、解耦控制和前馈补偿，即可实现静止坐标系下对交流信号的无静差跟踪，简单高效地完成逆变器并网控制。该方法解决了传统控制方法中不可避免的坐标变换复杂、解耦控制和前馈补偿等问题，实现对交变电流信号静止坐标系下的无静差跟踪。简化控制算法的同时，能够有效完成谐波抑制及无功电流补偿的统一控制，实现对负载的无功补偿和谐波抑制功能，提高了光伏并网系统的利用率。

技术领域

本发明属于谐波抑制和无功补偿领域，尤其涉及一种将有源滤波和无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型NPC三电平光伏并网控制方法。

背景技术

有源电力滤波器（APF）是解决谐波和三相不平衡问题，提高并网电能质量的有效措施之一，但因价格昂贵，其应用受到很大限制。光伏并网发电逆变主电路一般采用电压型全桥结构，其拓扑结构、运行方式和控制方法与常规的有源滤波和无功补偿装置有诸多相同点；且为维持太阳能光伏电池组最大功率输出状态，其逆变电路极少满负荷运行，在晚间更是处于空载状态。因此，利用光伏并网逆变器的功率余量代替 APF，即简化系统结构，又提高系统利用率，节省设备投资，对提高光伏并网发电的经济效益具有重大意义。

传统的PI 控制器无法实现静止坐标系下的交流电流无静差跟踪，有学者提出通过坐标变换，在 d-q旋转坐标系下建立并网逆变器的数学模型，并在脉宽调制整流（PWM）中得到了成功的应用。但在谐波补偿控制中为达到无稳态误差的目标，常规的 PI 控制必须在多个频率下进行坐标变换，繁杂的计算使其实际应用受到了限制。随着控制研究的不断深入，可应用于正弦信号的PR 控制器应运而生，该控制方法无需坐标变换，即可取得与同步坐标系下的 PI 控制器相同的控制效果，可实现特定频率正弦信号的无稳态误差地跟踪，并可以有选择的补偿指定频率的谐波。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种将有源滤波和无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型NPC三电平光伏并网控制方法，该方法的准比例谐振控制器无需坐标变换、解耦控制和前馈补偿，即可实现静止坐标系下对交流信号的无静差跟踪，简单高效地完成逆变器并网控制。利用 FBD 法实时检测出系统谐波和无功电流，使得主电路具备发电控制与有源滤波、无功补偿相结合的一体化功能。

本发明采用的技术方案是，一种新型NPC三电平光伏并网控制方法，包括无功及谐波电流检测、准 PR 控制器、中点电位平衡(NPC)控制。

所述的无功及谐波电流检测，采用FBD法，该方法无需复杂的Park变换和d-q变换，可在三相静止坐标下快速有效地进行电流实时检测，且可灵活应用于三相不平衡的供电系统。

所述的准 PR 控制器，具备较大带宽，无需传统 PI 控制器所必需的电压前馈补偿和坐标变换，当电网频率发生偏移时，仍能保证其较大的幅值增益，设定谐振频率与电网频率相同，即可实现电流的无差跟踪。

所述的中点电位平衡(NPC)控制，以三电平SVPWM 为基础，根据直流母线侧电容C1、C2的电压差来调整正负小矢量的作用时间。

本发明的有益效果是，该新型NPC三电平光伏并网控制方法，该方法解决了传统控制方法中不可避免的坐标变换复杂、解耦控制和前馈补偿等问题，实现对交变电流信号静止坐标系下的无静差跟踪。简化控制算法的同时，能够有效完成谐波抑制及无功电流补偿的统一控制，实现对负载的无功补偿和谐波抑制功能，提高了光伏并网系统的利用率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 是本发明电路原理框图。

具体实施方式