[发明专利]一种三相光伏并网逆变控制方法及其装置

权利要求书

1.一种三相光伏并网逆变器控制方法，其特征在于具有如下步骤：

a、控制器实时采集并网隔离变压器二次侧线电压u_ab、u_bc、u_ca，电流i_a、 i_b、i_c，电池板直流电压U_d、电流i_dc；

b、控制器根据最大功率点跟踪控制算法得出并网指令电流的幅值；

c、控制器内部通过软件生成与电网同步的角速度，使其始终与电网保 持同步速度；

d、控制器与外部硬件相结合在每次电网电压波形正过零时，对系统的 角速度进行修正，从而保证并网电流与网侧电压同相位；

e、采用预测电流无差拍控制策略计算IGBT的开关时间，控制器根据 计算的时间来实时控制主电路开关元件IGBT的开通与关断，从而实现控制 并网电流。

2.根据权利要求1所述的三相光伏并网逆变器控制方法，其特征在于 线电压u_ab经过过零检测回路测得电网的实际频率f，控制器内部通过软件 生成与电网同步的角速度ωt，式中T_s为开关周期，使其始 终与电网保持同步速度；然后通过软件生成与相电压同相位的正余弦信号 sinωt 、cosωt，控制器与外部硬件相结合在每次电网电压波形正过零时，对 系统的角速度进行修正，从而保证并网电流与网侧电压同相位。

3.根据权利要求1所述的三相光伏并网逆变器控制方法，其特征在于 将静止的三相电压u_ab、u_bc、u_ca经过变换矩阵C₃₂变换到静止的二相αβ坐 标系下经过旋转变换矩阵C进一步将变换到与电网同频率 旋转的同步旋转dq坐标下经过同步旋转变换后与电网同频率的基 波分量相对dq坐标静止，其它分量为交流量，即交直流混合的量， 经过低通滤波器将交流分量滤除后得到直流分量利用反正切求得 电压矢量与d轴的夹角由于线电压比相电压超前π/6，所 以相电压夹角θ＝θ_{u_line}-π/6；其中C₃₂、C以及C₂₃、C^-1为变换矩阵；

C32=23×1-1/2-1/203/2-3/2]]>C=sinωt-cosωt-cosωt-sinωt---(1)]]>

C₂₃＝C′₃₂          C^-1＝C′       (2)

控制器根据太阳能电池板的直流电压、电流，利用最大功率点跟踪控 制算法得到并网电流指令值I^*，将其放到dq坐标中并且与d轴的夹角为θ， 进行反变换得到与电网相电压同相位的三相电流将其反相到 了并网指令电流i″_a、i″_b、i″_c；对于数字控制器而言，从电流采样到PWM控 制信号输出，存在一个采样周期的延迟时间；在坐标反变换时应对该延时 进行补偿，将ωt加上Δθ＝2πfT_S，式中的f为电网的实际频率、Ts为开关控 制周期，即实现电流的预测控制。

4.根据权利要求1所述的三相光伏并网逆变器控制方法，其特征在于 描述开关元件的开关状态定义开关函数为：

对于a相，上管开通时此时u_DN＝U_d；下管开通时此时 u_DN＝0；其他两相依次类推，于是有：

uDN=da*Ud,]]>uEN=db*Ud,]]>uFN=dc*Ud---(4)]]>

定义开关元件s_a、s_b、s_c在一个开关周期内的开关脉冲信号占空比为 d_a、d_b、d_c；在一个控制周期内，d_a、d_b、d_c等于开关函数d_a^*、d_b^*、d_c^*的平均值；当开关频率比较高时，可用平均值意义的d_a、d_b、d_c代替d_a^*、 d_b^*、d_c^*；

dk=tkTS---(5)]]>

由开关函数表示的电容电压方程为：

CdUddt=iada*+ibdb*+icdc*---(6)]]>

根据回路ADNEB、BENFC和CFNDA的电压方程，以及上述的电容电 压方程，可以得到逆变器的无差拍电流控制数学模型为：

L-L000L-L0000UdddtiaibicUd=000-(da-db)Ud000-(db-dc)Uddadbdc0iaibicUd+1-10001-100000uaubuc0---(7)]]>

将上式离散化，用ΔT的有限增量来代替其趋近于零的极限值，当开关 频率比较高时ΔT可以用T_s来代替，即dt＝ΔT＝T_s；

dikdt=ik′′-ikTS---(8)]]>

其中T_s为开关周期，i_k为三相光伏并网型逆变器第k相实际输出电流， 由测量电路获得；i″_k为第k相补偿电流指令值；式(8)代入式(7)，得

da=13Ud[LTS(-2xa+xb+xc)+(2uA-uB+uC)]+12---(9a)]]>

db=13Ud[LTS(xa-2xb+xc)+(uA-2uB+uC)]+12---(9b)]]>

dc=13Ud[LTS(xa+xb-2xc)+(uA+2uB+2uC)]+12---(9c)]]>

式中x_a＝i″_a-i_a，x_b＝i″_b-i_b，x_c＝i″_c-i_c

上式的含义为：采用求得的d_a、d_b、d_c控制开关元件，在一个开关周期 之内三相光伏并网型逆变器将使其输出电流i_k等于指令电流i″_k，即实现了无 差拍控制；

最大功率点电流指令I^*，在dq坐标系下，通过公式(10)进行坐标投 影变换，即实现了有功功率与无功功率的解耦控制；

式中，θ_a为相电压与d轴的夹角；为相电压与电流夹角，即功率因数 角；

其中d轴分量反映了系统有功功率大小，q轴反映了系统无功功率的大 小；调节电压与电流夹角的大小，就可以控制并网的功率因数，系统要 求并网的功率因数为1.0，因此该角度设为0度，即可以实现功率因数为1.0。