[发明专利]共直流母线双逆变器光伏发电系统的零序电流抑制方法

权利要求书

1.一种共直流母线双逆变器光伏发电系统的零序电流抑制方法，其中本方法所涉及的共直流母线双逆变器光伏发电系统包括光伏阵列PV、直流电容C_dc、第一三相两电平电压源型逆变器INV1、第二三相两电平电压源型逆变器INV2、三相滤波电感L、三相滤波电容C和一台三相开绕组变压器T；所述光伏阵列PV与直流电容C_dc并联；所述第一三相两电平电压源型逆变器INV1与第二三相两电平电压源型逆变器INV2直流侧并联，且与直流电容C_dc并接在一起；所述三相开绕组变压器T的原边三相绕组呈打开状态，A相绕组有两个端子，分别记为端子A₁和端子A₂，B相绕组有两个端子，分别记为端子B₁和端子B₂，C相绕组有两个端子，分别记为端子C₁和端子C₂，设定端子A₁、端子B₁和端子C₁在三相开绕组变压器T原边绕组的同一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输入端子，端子A₂、端子B₂和端子C₂在三相开绕组变压器T原边绕组的另一侧并以该三个端子作为三相开绕组变压器T原边绕组的输出端子；所述三相滤波电感L有6个端子，每相两个端子，A相两个端子分别记为端子A₃和端子A₄，B相两个端子分别记为端子B₃和端子B₄，C相两个端子分别记为端子C₃和端子C₄，设定端子A₃、端子B₃和端子C₃在三相滤波电感L的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输入端子，端子A₄、端子B₄和端子C₄在三相滤波电感L的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电感L的输出端子；所述三相滤波电容C有6个端子，每相两个端子，A相两个端子分别记为端子A₅和端子A₆，B相两个端子分别记为端子B₅和端子B₆，C相两个端子分别记为端子C₅和端子C₆，设定端子A₅、端子B₅和端子C₅在三相滤波电容C的同一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输入端子，端子A₆、端子B₆和端子C₆在三相滤波电容C的另一侧并以该三个端子作为三相滤波电容C的输出端子；所述三相滤波电感L的端子A₃、端子B₃和端子C₃连接至第一三相两电平电压源型逆变器INV1的交流输出侧，端子A₄、端子B₄和端子C₄分别与三相开绕组变压器T原边绕组的端子A₁、端子B₁和端子C₁以及三相滤波电容C的端子A₅、端子B₅和端子C₅相连接；所述三相开绕组变压器T原边绕组的端子A₂、端子B₂、端子C₂分别与三相滤波电容C的端子A₆、端子B₆和端子C₆相连接后，再连接至第二三相两电平电压源型逆变器INV2的交流输出侧；所述三相开绕组变压器T的副边通过星形连接或三角形连接并入电网E；

其特征在于，所述零序电流抑制方法包括如下步骤：

步骤1，采集双逆变器光伏发电系统的直流侧电压v_dc、直流侧电流i_dc，采集三相滤波电容C的电压并记为三相滤波电容电压v_ca、v_cb、v_cc，采集三相滤波电感L输入端的电流并记为桥臂侧电感电流i_a、i_b、i_c；

步骤2，根据步骤1中得到的直流侧电压v_dc和直流侧电流i_dc，经最大功率点跟踪后得到双逆变器光伏发电系统的直流侧电压指令v_{dc_ref}；然后经直流侧电压闭环控制方程得到双逆变器光伏发电系统的有功电流指令i_{d_ref}；

所述直流侧电压闭环控制方程为：

式中，K_{p_vdc}为直流侧电压环PI调节器的比例系数，K_{i_vdc}为直流侧电压环PI调节器的积分系数，s为拉普拉斯算子；

步骤3，根据步骤1中得到的三相滤波电容电压v_ca、v_cb、v_cc，经锁相环得到三相滤波电容电压的相角θ和三相滤波电容电压的dq分量v_cd、v_cq；

所述三相滤波电容电压相角θ的计算方程为：

式中，θ′为上一控制周期得到的三相滤波电容电压的相角，v′_cq为三相滤波电容电压根据上一控制周期计算得到的三相滤波电容电压的相角θ′做同步旋转坐标变换得到的q分量，ω₀为三相滤波电容电压的额定角频率，K_{p_PLL}为锁相环PI调节器的比例系数，K_{i_PLL}为锁相环PI调节器的积分系数；

所述三相滤波电容电压的dq分量v_cd、v_cq的计算方程为：

步骤4，根据步骤1中得到的桥臂侧电感电流i_a、i_b、i_c和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ，经单同步旋转坐标变换方程得到桥臂侧电感电流的dq分量i_d、i_q和零序电流i₀；

所述单同步旋转坐标变换方程为：

步骤5，先设定无功电流指令i_{q_ref}，然后根据步骤2中得到的有功电流指令i_{d_ref}、步骤3中得到的三相滤波电容电压的dq分量v_cd、v_cq和步骤4中得到的桥臂侧电感电流的dq分量i_d、i_q，通过电流闭环控制方程得到双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量v_d、v_q；

所述电流闭环控制方程为:

式中，K_{p_i}为电流环PI调节器的比例系数，K_{i_i}为电流环PI调节器的积分系数，ω为基波角频率，L为滤波电感值；

步骤6，根据步骤5中得到的双逆变器光伏发电系统的总控制信号的dq分量v_d、v_q，分别乘以2/v_dc后得到双逆变器光伏发电系统的总控制信号的标幺化dq分量m_d、m_q，再经控制信号解耦方程得到第一三相两电平电压源型逆变器INV1的控制信号的标幺化dq分量m_d1、m_q1和第二三相两电平电压源型逆变器INV2的控制信号的标幺化dq分量m_d2、m_q2；

所述双逆变器光伏发电系统的总控制信号的标幺化dq分量m_d、m_q的计算公式为：

所述控制信号解耦方程为：

步骤7，根据步骤6中得到的第一三相两电平电压源型逆变器INV1的控制信号的标幺化dq分量m_d1、m_q1、第二三相两电平电压源型逆变器INV2的控制信号的标幺化dq分量m_d2、m_q2和步骤3中得到的三相滤波电容电压的相角θ，经单同步旋转坐标反变换方程得到第一三相两电平电压源型逆变器INV1的控制信号的标幺化三相控制分量m_a1、m_b1、m_c1和第二三相两电平电压源型逆变器INV2的控制信号的标幺化三相控制分量m_a2、m_b2、m_c2；

所述单同步旋转坐标反变换方程为：

步骤8，先设定零序电流的参考指令i_{0_ref}，然后根据步骤4中得到的零序电流i₀，经零序电流闭环控制方程得到零序调节信号Δk；

所述零序电流闭环控制方程为：

式中，K_{p_0}为零序电流环比例谐振调节器的的比例系数，K_{r_0}为零序电流环比例谐振调节器的的谐振系数，ω_c为比例谐振调节器的带宽，ω_r为比例谐振调节器的谐振频率；

步骤9，根据步骤7中得到的第一三相两电平电压源型逆变器INV1的控制信号的标幺化三相控制分量m_a1、m_b1、m_c1，取三者中的最大值和最小值并分别记为m_max1和m_min1；根据步骤7中得到的第二三相两电平电压源型逆变器INV2的控制信号的标幺化三相控制分量m_a2、m_b2、m_c2，取三者中的最大值和最小值并分别记为m_max2和m_min2；然后再根据步骤8中得到的零序调节信号Δk，经零序注入分量计算方程后分别得到第一三相两电平电压源型逆变器INV1的零序注入分量m_z1和第二三相两电平电压源型逆变器INV2的零序注入分量m_z2；

所述零序注入分量计算方程分别为：

m_z1＝2Δk-(0.5+Δk)m_max1-(0.5-Δk)m_min1

m_z2＝-2Δk-(0.5-Δk)m_max2-(0.5+Δk)m_min2

步骤10，将步骤9中得到的第一三相两电平电压源型逆变器INV1的零序注入分量m_z1分别与步骤7中得到的第一三相两电平电压源型逆变器INV1的控制信号的标幺化三相控制分量m_a1、m_b1、m_c1相加得到第一三相两电平电压源型逆变器INV1的调制波信号将步骤9中得到的第二三相两电平电压源型逆变器INV2的零序注入分量m_z2分别与步骤7中得到的第二三相两电平电压源型逆变器INV2的控制信号的标幺化三相控制分量m_a2、m_b2、m_c2相加得到第二三相两电平电压源型逆变器INV2的调制波信号然后再分别经过与三角载波比较生成驱动第一三相两电平电压源型逆变器INV1和第二三相两电平电压源型逆变器INV2开关管的PWM控制信号PWM1和PWM2；

所述调制波信号和调制波信号的计算方程分别为：