[发明专利]一种光伏并网逆变器的控制结构及控制方法

权利要求书

1.一种光伏并网逆变器的控制结构，其特征在于，所述一种光伏并网逆变器的控制结构为双级结构，包括前级的升压结构、后级的全桥逆变结构、用于逆变器输出的LC滤波结构、以及逆变器控制结构；所述升压结构包括用于实现功率跟踪控制的Boost电路以及DC/DC升压电路，所述全桥逆变结构包括并网结构以及产生功率因数的逆变结构，所述逆变器双环控制结构包括直流电压外环以及电感电流内环；所述并网结构用于获取电网电压信号的锁相环，用于输出PWM调制信号的第一电流控制器；所述逆变结构包括用于输出内环电流的第一电压控制器；所述直流电压外环包括第二电压控制器；

所述第二电压控制器输出内环电流的幅值信号，所述锁相环获取包含电网电压的频率和相位信息的正弦信号，所述幅值信号与正弦信号相乘后得到参考电流信号，所述电流参考信号与电网的电感电流反馈值比较后，经第一电流控制器后输出PWM调制信号；

所述一种光伏并网逆变器的控制结构还包括电网检测结构，包括用于产生和向电网注入扰动电流的谐波注入结构以及设于并网点(PCC)处用于检测并网点电压和电流的检测结构；

所述一种光伏并网逆变器的控制结构还包括自适应控制结构，所述自适应控制结构包括PR控制部分以及微分控制部分；所述一种光伏并网逆变器的控制结构电压控制器与电流控制器以及锁相环组成并网电流控制内环，所述电压控制器输出信号与锁相环获得的信号相乘后获得电流参考信号，经与电流反馈值比较后再经电流控制器输出调制信号，以实现高功率因素并网；所述并网点检测得到的并网点电压和电流经DFT/FFT处理后获取谐波分量以用于计算电网实时阻抗；

所述全桥逆变结构的传递函数为G_PR(s₀)，且其中K_p为比例系数，K_r为控制器谐振系数、ω₀为并网电流基波频率对应的谐振角频率。ω_c为截止角频率；所述逆变结构的输出滤波电感电流i_L到逆变器输出电感v_inv的传递函数为：其中L为滤波电感、C为滤波电容；所述电流控制内环的控制函数为：K_PW为逆变器等效传递函数；其中：ω₁、ω₂为并网点电网电压电流的频率，Z(h₁)、Z(h₂)为相应频率时的电网阻抗模值。

2.根据权利要求1所述一种光伏并网逆变器的控制结构，其特征在于，所述并网电流控制内环还包括滞后环带，所述滞后环带相应的滞后函数为G_h(s)，且

T为采样周期。

3.根据权利要求1所述一种光伏并网逆变器的控制结构，其特征在于，还包括辅助电源电路结构、开关驱动电路以及过欠流保护电路。

4.一种光伏并网逆变器的控制结构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤

1)根据控制系统的性能需求，给出合理的ξ、ω_n以及n，求出A_m(z^-1)

A_m(z^-1)＝1+a_m1z^-1+a_m2z^-2+a_m3z^-3，

a_m2＝e^-2σ+2e^-(n+1)σ、a_m3＝e^-(n+2)σ，且σ＝ω_nξT；

2)在线估算电网的实时阻抗R_g和L_g

ω₁、ω₂为并网点电网电压电流的频率，Z(h₁)、Z(h₂)为相应频率时的电网阻抗模值；

3)求出控制器参数K_p、K_i和K_d

Kp′=f1(Rg,Lg)≈Kp+ΔKpKr′=f2(Rg,Lg)≈Kr+ΔKr;]]>

4)采用输出电流，求出于给定电流的偏差，计算u(k)

u(k)＝b₀e(k)+b₁e(k-1)+b₂e(k-2)+b₃e(k-3)-a₁u(k-1)-a₂u(k-2)-a₃u(k-3)；

e(k)＝1+a₁z^-1+a₂z^-2+a₃z^-3；

a1=(3T+2μ)T2ω02+(T-2μ)4Tωc-4(T+6μ)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

a2=(3T-2μ)T2ω02-(T+2μ)4Tωc-4(T-6μ)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

a2=(T+2μ)(4-4Tωc+T2ω02)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

b0=KP+4KrTωc4+4Tωc+T2ω02+2KdT+2μ]]>

b1=KPb11+4KrTωc(T-2μ)+2Kd(T2ω02-4Tωc-12)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

b2=KPb11-4KrTωc(T+2μ)-2Kd(T2ω024+4Tωc-12)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

b3=KPb12-4KrTωc(T-2μ)+2Kd(T2ω02-4Tωc+4)(T+2μ)(4+4Tωc+T2ω02)]]>

b11=(3T-2μ)T2ω02-4Tω4(T+2μ)-4(T-6μ)]]>

b12=(T-2μ)T2ω02-4Tω4(T-2μ)+4(T-2μ);]]>

5)根据获得的数据对并网逆变器进行调节；

6)当电网阻抗发生变化的时候，重复步骤2)～5)。