[发明专利]一种光伏并网逆变器的控制结构及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网控制技术领域，尤其涉及一种光伏并网逆变器的控制结构及控制方法。

背景技术

在光伏电网与配电网的联络网络中，并网逆变器作为能量转换即控制的核心，是影响 整个系统性能的关键设备，但由于光伏电网接入配电网过程中会产生大量的谐波污染以及 电能参数异常现象，如果控制不好，将会对逆变器的性能产生严重影响，最终导致光伏电 网整体性能的下降。而逆变器在运行过程中，其各项参数随着时间以及电网实时状态会不 断变化，因此如何如何对逆变器的各项功能进行合理控制以提高控制性能，降低电网系统 以及逆变器相互之间的不利影响，提高逆变器控制效果是逆变器应用的一个重要问题。在 现有技术中应用最广的逆变器控制方法或结构，如PI控制、电压源控制等方法，其核心是 将逆变器整体作为一个线形系统进行研究控制，而实际情况中，逆变器本身参数以及逆变 器所处的外部参数都是在不断变化即非线性变化的，因此在相对稳定的电网系统或使用环 境中，通过此类方法进行控制的逆变器能够满足运行需求，但在光伏电网存在较大干扰性， 参数变化频繁的条件下该逆变器将无法完美实现其控制功能，而随着光伏技术的不断发展 进步，光伏电网的规模越来越大、配电网中光伏电网数量越来越多，相对的其对电网造成 的干扰将会越来多越来越强烈，逆变器前后端的应用环境将愈趋复杂。

发明内容

基于现状，本发明提供了一种光伏并网逆变器的控制结构，其能够实现逆变器对并网 电压和电流的同步控制效果以及提高功率因素，还能够有效抑制谐波污染、消除稳态误差、 抵抗系统电网频率干扰、提高系统的稳定性。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

一种光伏并网逆变器的控制结构，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。

根据权利要求1所述一种光伏并网逆变器的控制结构，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。

根据权利要求1所述一种光伏并网逆变器的控制结构，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