[发明专利]三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法

摘要

本发明涉及三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法，包括建立三相光伏并网系统主电路和逆变器控制系统的步骤、采集信号的步骤、克拉克变换的步骤、电网同步的步骤、相序提取的步骤、参考电流计算的步骤、电流环控制的步骤、克拉克反变换的步骤、PWM控制步骤、逆变器驱动的步骤；本发明的有益效果是：电网正常情况下实现光伏电源稳定高效的并网；通过采用LCL滤波器，有效消除入网电流谐波，通过基于PR电流控制器实现高功率因数并网；当电网发生故障时，可以穿越故障，实现电压支撑、电压均衡和消除功率振荡三种控制目标。

主权项

1.一种三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1 建立三相光伏并网系统主电路和逆变器控制系统，该系统包括太阳能光伏电池阵列PV、升压电路T、滤波电容C、并网逆变器U3、LCL滤波器、第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、电压互感器TV、DSP控制器U1、驱动电路U2和模数转换器ADC；所述太阳能光伏电池阵列PV的输出端依次经所述升压电路T、滤波电容C接所述并网逆变器U3的输入端；所述并网逆变器U3的输出端经所述LCL滤波器接电网；所述第一电流互感器TA1、电压互感器TV分别安装在所述LCL滤波器的网侧端的输出线上；所述第二电流互感器TA2安装在所述LCL滤波器的电容支路上；所述第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2和电压互感器TV的输出端分别接所述模数转换器ADC的相应输入端；所述模数转换器ADC的输出端分别接所述DSP控制器U1的相应输入端；所述DSP控制器U1的控制输出端经所述驱动电路U2接所述并网逆变器U3的相应输入端； 步骤2 采集信号的步骤；由所述电压互感器TV采集LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c；由所述第一电流互感器TA1采集LCL滤波器的网侧电流i_a、i_b、i_c；由所述第二电流互感器TA2采集LCL滤波器上的电容电流i_ca、i_cb、i_cc；将上述所采集的信号经所述模数转换器ADC输入至DSP控制器U1；步骤3克拉克变换的步骤；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电压与；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器的网侧电流i_a、i_b、i_c进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电流与；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器上的电容电流i_ca、i_cb、i_cc进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电流与；步骤4 电网同步的步骤；所述两相静止坐标系下的电压、经过双二阶广义积分器后，对LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c进行锁频，得到中心频率，也得到了与中心频率同频的两相静止坐标系下的电压与、与；其中、为比、滞后90°的同频电压；步骤5 相序提取的步骤；与中心频率同频的两相静止坐标系下的网侧与、与通过相序提取，得到正序分量、和负序分量、，计算表达式为，其中，q是滞后90°的移相算子；步骤6 参考电流计算的步骤；电网正常时，三相并网逆变器传输有功功率，并网参考电流为有功电流，在该情况下，参考电流在静止坐标系下的分量、为：，其中P*为光伏阵列转化的有功功率；当电网故障造成电网电压不平衡时，并网参考电流设置为无功电流，并网参考电流的正、负序分量按无功参考电流比例系数k₂进行设置；在这种情况下，参考电流在静止坐标系下的分量、为：，在限制电网的最大电流的情况下，Q*可按下式给定：，其中，I是需要设置的电网电流最大限制值，其值不超过现场继电保护装置的动作值，由能够实现低电压穿越的保护系统可承受的最大电流决定，γ是旋转角度，，其中、分别是电压正、负序分量的相角；、为电网电压在静止坐标系下的正、负序分量的幅值；步骤7 电流环控制的步骤；将所述参考电流在静止坐标系下的分量、与检测到的静止坐标系下的网侧电流、相减，然后将相减得到的结果输入PR电流控制器；所述PR电流控制器的传递函数为，其中，K_p为比例系数；K_R为谐振系数；为中心频率；将由PR控制器输出的结果减去LCL滤波器上的电容电流在静止坐标系下的值、，得到并网逆变器U3的调制波在静止坐标系下的值；步骤8克拉克反变换的步骤；将并网逆变器U3的调制波在静止坐标系下的值进行克拉克反变换，得到并网逆变器U3的调制波v^*；步骤9 PWM控制步骤；将并网逆变器U3的调制波v^*输入PWM信号发生器，所述PWM信号发生器产生并网逆变器触发信号v_p；所述PWM信号发生器的传递函数为比例环节K_PWM； 步骤10逆变器驱动的步骤；所述并网逆变器触发信号v_p输入驱动电路U2，所述驱动电路U2中的脉冲放大环节将弱电信号的并网逆变器触发信号v_p转换为可以驱动并网逆变器U3的电压驱动信号v_p^*，将所述电压驱动信号 v_p^*驱动并网逆变器U3，控制并网逆变器U3桥臂的开断，完成逆变过程。