[发明专利]单相离网逆变器的矢量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地，涉及单相离网逆变器的矢量控制方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，能源需求激增，能源危机和环境污染问题日益严重，大力发展可再生能源已经迫在眉睫。其中光伏发电在新能源中也是重要一部分。因此光伏发电系统的单相离网逆变器及其控制逐渐成为近年来研究的热点。

现有的离网逆变器采用的控制方法一般为电压单环瞬时值反馈控制，但该方法电压跟随快速性较差，精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种单相离网逆变器的矢量控制方法，该单相离网逆变器的矢量控制方法时计算虚拟分量，动态响应速度快。

为了实现上述目的，本发明提供一种单相离网逆变器的矢量控制方法，该矢量控制方法包括：

步骤1，采用单相锁相环技术对参考电压U_ref进行锁相，得到相位θ，对参考电压U_ref延迟1/4周期得到虚拟信号U_refv，对参考电压U_ref和虚拟信号U_refv进行旋转坐标变换分别得到旋转坐标系下的旋转参考电压U_dref和虚拟旋转参考电压U_qref；

步骤2，实时采集单相输出电压U_s，通过延迟输出电压U_s1/4周期得到虚拟电压U_m，对单相输出电压U_s和虚拟电压U_m进行旋转坐标变换得到旋转坐标系下的旋转电压U_d和虚拟旋转电压U_q；

步骤3，将旋转电压U_d和虚拟旋转电压U_q分别与旋转参考电压U_dref和虚拟旋转参考电压U_qref比较后，经过比例积分调节器，得到d轴电压控制值U_dr和q轴电压控制值U_qr，并对d轴电压控制值U_dr和q轴电压控制值U_q进行静止坐标变换得到实轴控制量V_s和虚轴控制量V_m；实轴控制量V_s经由PWM发生器后提供给主电路。

优选地，在步骤1中，生成期望的输出电压U_ref：Uref＝310sin(100π)。

优选地，采用单相锁相环技术对参考电压Uref进行锁相，得到相位θ的方法包括：

利用锁相环PLL，跟踪参考电压Uref的相位θ，实时获取相位信息。

优选地，在步骤3中，静止坐标变换满足下式数学关系：

优选地，在步骤3中，将旋转电压U_d和虚拟旋转电压U_q分别与旋转参考电压U_dref和虚拟旋转参考电压U_qref比较后，经过比例积分调节器，得到d轴电压控制值U_dr和q轴电压控制值U_q的方法包括：

将旋转参考电压U_dref减去旋转电压U_d获得一个差值，经过第一PI控制器，得到d轴电压控制值U_dr；

将虚拟旋转参考电压U_qref减去虚拟旋转电压U_q获得另一个差值，经过第二PI控制器，得到q轴电压控制值U_qr。

优选地，所述第一PI控制器和第二PI控制器的输入静差e(t)和输出u(t)的数学关系如下式：

其中，Kp表示PI控制器的比例参数，Ti表示积分参数。

优选地，在步骤2中，旋转坐标变换满足下式数学关系：

本发明，将交流信号通过坐标变换，转化为直流分量，直接跟踪参考电压的幅值和相位，突破传统的直接跟踪交变的信号精度不高等缺点，提高了控制精度，有助于工程应用。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是说明本发明的一种基于虚拟坐标变换的单相离网逆变器拓扑结构框图；