[发明专利]一种抑制单相并网逆变器并网电流尖峰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基于数字控制的单相并网逆变器中由于电网电压突升而造成的并网电流尖峰的抑制方法。

背景技术

在普遍应用的单相两级并网逆变器中，前级是直流电路部分，后级是逆变电路部分，将能量逆变成交流电流，并入电网中，中间是直流母线，参见图1。前级负责跟踪光伏电池板的最大功率，并将能量汇入直流母线中，后级将母线的能量逆变成与电网同频同相的电流，进入电网。通常电网电压有效值基本稳定的时候，直流母线的电压的平均值也是固定值，其电压值由后级的逆变电路控制。但是当电网电压突然升高的时候，母线的电压来不及升高，逆变输出的并网电流就会由于母线电压不够而形成一个凹坑，进而在积分的作用下紧接着形成一个较高的电流尖峰，参见图2，电流尖峰很容易将电路的元器件损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制单相并网逆变器并网电流尖峰的方法，以解决单相并网逆变器在电网电压突升时候形成的并网电流尖峰问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种抑制单相并网逆变器并网电流尖峰的方法，其特别之处在于：包括以下步骤：

（1）电流调节器的输出Vc与载波Vtri比较形成占空比D，一般占空比D有一个最大值限制Dmax，所述占空比Dmax<1；

（2）在数字控制的调节器中对调节器输出做限幅；

（3）一直检测占空比D，当D达到Dmax之后开始计数，当D连续N次达到Dmax以后，标记一个标志位flag=1；其中N大于正常工作时候达到Dmax的次数。

（4）当检测到flag=1以后，判断电流采样值iL与电流参考值iref的差值是否相等，当误差在峰值电流的10%以内，就认为是相等，如果相等则锁定此刻就是b点；

（5）锁定b点以后，将电流调节器currPI的积分清零。

上述步骤（3）中N为6。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明不用使用任何硬件的元件，不需要增加控制器的阶数和型次，不需要复杂的算法，即可以让输出电流波形不会因为电网的突然升高而产生尖峰。

附图说明

以下结合附图和实施方式详细说明本发明：

图1为现有技术中两级单相并网逆变器系统框图；

图2为直流母线电压低于电网电压时候与输出电流波形的对应图； 

图3为逆变电路（DC/AC）部分的控制结构系统框图。

具体实施方式

一种抑制单相并网逆变器并网电流尖峰的方法，图3为一般情况下并网逆变器的后级部分的电流控制环路图，在图2中可以看到当电网电压突升的时候，电网电压的峰值部分电压会大于直流母线的电压，再结合图3中可知，当Vgrid变大时候，VL电压就会减小，电感电流iL就会减小，就会出现如图2中所示的凹坑，然而电流的给定iref是一个完整的正弦，如图2中iref所指线条所示，这时图3中的电流误差量ie就会增大，而电流调节器PI就会将误差进行积分，直到图2中b点之后，电网电压小于直流母线电压，这个时候由于之前的PI调机器的积分作用，就会控制逆变器的开关驱动的占空比D增大，导致b点以后电流的波形出现一个尖峰。一种抑制单相并网逆变器并网电流尖峰的方法，该方法能够准确检测到图2中a点到b点这一段的电流情况发生，从而将PI调节器的积分清零，这样在b点之后就不会出现电流尖峰。

具体包括以下步骤：

（1）电流调节器的输出Vc与载波Vtri比较形成占空比D，一般占空比D有一个最大值限制Dmax(Dmax<1)；

（2）在数字控制的调节器中会对调节器输出做限幅，以免发生溢出现象，如图2所示，在图2中a点之后，电流调节器currentPI会由于电流误差ie的增大而迅速达到限幅值，从而使D增加到Dmax；

（3）一直检测占空比D，当D达到Dmax之后开始计数，当D连续N次达到Dmax以后，标记一个标志位flag=1，（之前flag=0）；其中N为6；

（4）当检测到flag=1以后，判断电流采样值iL与参考值iref的差值是否相等，当误差在峰值电流的10%以内，就认为是相等，如果相等则锁定此刻就是b点；

（5）锁定b点以后，将电流调节器currPI的积分清零；

 PI调节器的离散化函数为：

y(n)  =  y(n-1) + k1*e(n) -k2*e(n-1)            （1）

上述步骤所提到的电流调节器currPI的原形也是式（1）所表示的方式，其中y(n)为currPI的最终输出，y(n-1)为上一次的currPI输出，e(n)为本次的误差输入量，即图3中的ie，e(n-1)为上一次的误差输入量，k1和k2为控制器系数。在检测方法的具体步骤的第（4）条后，将积分器清零，操作方法就是将式（1）中的y(n-1)、e(n-1)清零即可。