[发明专利]一种可变学习率BP-PID控制的并网逆变器直流分量抑制方法

说明书

本发明提出了一种可变学习率BP‑PID控制器的并网逆变器直流分量抑制方法，属于新能源并网控制技术领域。本发明首先在逆变器并网状态下，采集逆变器的网侧电流，接着利用滑动窗口积分法计算得到并网电流中的直流分量，将其与目标值进行比较得到直流分量偏差，根据偏差自适应调整BP‑PID的学习率，然后将神经网络控制器的输出叠加到逆变器输出的调制波上，最后将叠加后的调制波与载波进行比较得到调整后的驱动信号来控制逆变器中功率器件的导通和关断，使得并网电流中的直流分量得到有效抑制。本发明采用的方案无需依赖系统数学模型，具有收敛速度快、自学习和自我调整等优点，可在不增加系统额外硬件成本的情况下，大幅度提高并网电流的电能质量。

技术领域

本发明涉及一种可变学习率BP-PID控制的并网逆变器直流分量抑制方法，属于新能源并网控制技术领域。

背景技术

微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，可促进风能发电、光伏发电等分布式电源的大规模接入，实现多种能源形式的可靠供给。随着能源互联网的发展，在工业领域适时开展微电网建设对促进工业绿色发展具有重要意义。

但是，微电网中早期的并网逆变系统在逆变器输出与电网之间安装有工频变压器，能够实现电压匹配和电气隔离。采用这种结构，逆变器系统的主电路和控制电路较简单，直流侧电压较低。但是工频变压器体积大，系统成本高，整机效率低。非隔离型并网逆变系统与工频变压器隔离型并网逆变系统相比，其经济效益和技术上具有一定优势，日益受到人们的关注，并广泛应用于小功率场合。去掉变压器虽然提高了并网系统的整机效率，但是分布式的能源和电网之间存在电气连接，带来直流注入问题。这些直流分量不仅对设备本身有危害还会严重影响电网的电能质量，所以许多国家已经建立了标准，以限制直流分量的注入电网的水平，例如低于额定输出电流的0.5％(例如IEEE标准1547-2003)。

针对并网逆变系统中的直流注入问题，国内外学者提出了一些解决方法。已提出的解决方法可归为三类：可抑制直流分量的逆变器拓扑、检测补偿法和电容隔直法。

1.可抑制直流分量的逆变器拓扑

虽然采用半桥拓扑可以对并网逆变器并网电流中的直流分量进行消除，但是，同全桥拓扑相比，半桥逆变器要与全桥逆变器的输出电压相等，其直流侧输入为全桥逆变器的两倍。这样，半桥拓扑中开关器件的电压应力较大，将会导致器件开关动作相对较慢，开关损耗也会增大。

2.检测补偿法

检测补偿法即是通过硬件或者软件的方法检测逆变器输出的直流分量，将检测到的直流分量反馈到控制器中调整参考电流以实现对并网电流的直流分量的抑制。使用硬件方法会增加系统成本；软件检测补偿方案也存在许多缺陷，一方面系统反馈补偿的时效性较差，控制上存在滞后性，另一方面系统直流分量的检测和计算精度不够，使得实际对直流分量的抑制效果并不理想。

3.电容隔直法

采用虚拟电容法时，要使直流输入信号经过闭环系统后衰减为零，需要根据电流调节器的形式推导调节器参数和电容取值需满足的关系，若关系式不易满足，则会影响抑制效果，甚至导致方法失效。另外，电容越大，动态响应越慢；而电容越小，电容阻抗越大，基波压降越大，电容取值要折中考虑，使系统不能工作于最佳状态。