[发明专利]三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法

摘要

本发明公开了一种三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法，其目的是为了解决级联H桥光伏逆变器直流侧电压二倍频波动大的问题。该方法包括如下步骤：(1)总直流侧电压控制，用来实现各H桥单元直流侧电压跟踪其最大功率点电压，并得到系统有功电流指令值；(2)网侧电流解耦控制，能够实现有功电流和无功电流的独立控制，同时产生逆变器原始调制信号；(3)抑制直流侧电压波动控制，通过注入三次谐波修正三相原始调制信号以减小H桥直流侧电压波动。该控制方法能够实现级联H桥光伏逆变器稳定运行的条件下明显减小直流侧电压波动，降低电容成本，且具有算法简单，工程易实现等优点。

主权项

1.一种三相级联H桥光伏逆变器直流侧电压波动抑制方法，所述的三相级联H桥光伏逆变器包括A、B、C三相，每相由N个带有光伏组件的H桥单元和电感LS组成，其特征在于，本控制方法包括总直流侧电压控制、网侧电流控制和抑制直流侧电压波动控制，步骤如下：步骤1，总直流侧电压控制步骤1.1，对三相中的每个H桥单元的直流侧电压采样并依次经过100Hz陷波器和200Hz陷波器滤波，得到每相的N个H桥单元的直流侧电压实际值并记为VPVAi,VPVBi,VPVCi，i＝1,2,3...N，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相；采样三相中每相的N个H桥单元的直流侧电流实际值并记为IPVAi,IPVBi,IPVCi，i＝1,2,3...N；采样三相的电网电压实际值并记为Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C，采样三相的电网电流实际值分别为记为Igrid_A,Igrid_B,Igrid_C；步骤1.2，通过对三相中每个H桥单元直流侧进行最大功率点跟踪控制，得到三相中每相的N个H桥单元的直流侧电压指令值并记为VPVAi*,VPVBi*,VPVCi*；步骤1.3，根据步骤1.1得到的三相中每相的N个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi,VPVBi,VPVCi和步骤1.2得到的三相中每相的N个H桥单元的直流侧电压指令值VPVAi*,VPVBi*,VPVCi*，通过电压调节器，计算得到并网有功电流的指令值Id*，其计算式为：其中，KVPAi,KVPBi,KVPCi为电压调节器比例系数，i＝1,2,3...N；KVIAi,KVIBi,KVICi为电压调节器积分系数，i＝1,2,3...N，s为拉普拉斯算子；步骤2，网侧电流控制步骤2.1，对步骤1.1中采样的三相电网电压实际值Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C进行锁相获得电网电压的相位θ和角频率ω；通过同步旋转坐标变换将步骤1.1中采样的三相电网电压实际值Vgrid_A,Vgrid_B,Vgrid_C转换成旋转坐标系下的电网电压有功分量Vd和电网电压无功分量Vq；通过同步旋转坐标变换将步骤1.1中采样的三相电网电流实际值Igrid_A,Igrid_B,Igrid_C转换成旋转坐标系下的电网电流有功分量Id和电网电流无功分量Iq；电网电压有功分量Vd和电网电压无功分量Vq的计算式分别为：电网电流有功分量Id和电网电流无功分量Iq的计算式分别为：步骤2.2，设逆变器并网无功电流指令值Iq*为0，根据步骤1.3得到的并网有功电流的指令值Id*和步骤2.1得到的电网电流有功分量Id和电网电流无功分量Iq，分别通过有功电流调节器和无功电流调节器，计算得到d轴PI调节值Ed和q轴PI调节值Eq，其计算式分别为：其中，KiP为有功电流调节器比例系数，KiI为无功电流调节器积分系数，s为拉普拉斯算子；步骤2.3，根据步骤2.1得到的电网电压有功分量Vd、电网电压无功分量Vq、电网电流有功分量Id、电网电流无功分量Iq、电网电压角频率ω和步骤2.2中得到的d轴PI调节值Ed和q轴PI调节值Eq，计算得到d轴电压控制值Ud和q轴电压控制值Uq，其计算式分别为：其中，LS为滤波电感；步骤2.4，根据步骤2.1得到的电网电压的相位θ，将步骤2.3得到的d轴电压控制值Ud和q轴电压控制值Uq经过同步旋转坐标系逆变换得到自然坐标系下的逆变器A相调制波信号VrA、逆变器B相调制波信号VrB、逆变器C相调制波信号VrC，其计算式分别为：步骤3，抑制直流侧电压波动控制步骤3.1，对步骤2.4中计算得到的逆变器A相调制波信号VrA进行锁相，得到逆变器A相调制波信号的幅值VrAm和逆变器A相调制波信号的相位θA；步骤3.2，由步骤3.1中计算得到的逆变器A相调制波信号的幅值VrAm和步骤1.1中得到的A相N个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi计算A相调制波的调制度mkA0，其计算式为：步骤3.3，由步骤3.2计算得到的A相调制波的调制度mkA0计算三次谐波的调制度mk3，其拟合计算式为：其中Fj为拟合计算式系数，j＝0,1,2,3,4,5,6；步骤3.4，由步骤3.3计算得到的三次谐波的调制度mk3和步骤1.1中得到的A相H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi，计算注入三次谐波的幅值V3rd，其计算式为：步骤3.5，根据步骤3.1得到的逆变器A相调制波信号的相位θA和步骤3.4得到的注入三次谐波的幅值V3rd计算注入的三次谐波信号u3rd，由此三次谐波信号抑制H桥直流侧电压波动，其计算式为：u3rd＝V3rdcos(3θA)步骤3.6，由步骤2.4得到的逆变器A相调制波信号VrA、逆变器B相调制波信号VrB、逆变器C相调制波信号VrC和步骤3.5得到的注入的三次谐波信号u3rd，计算注入三次谐波后逆变器三相调制波信号VrA1,VrB1,VrC1，其计算式为：步骤3.7，计算三相中每相的N个H桥单元的功率值pAi,pBi,pCi和三相中每相总功率值pA,pB,pC，i＝1,2,3...N，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相，其计算式分别为：步骤3.8，根据步骤3.7计算得到的三相中每相的N个H桥单元的功率值pAi,pBi,pCi和三相中每相总功率值pA,pB,pC计算三相中每相的N个H桥单元功率分配系数kAi,kBi,kCi，i＝1,2,3...N，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相，其计算式分别为：其中，p_avg为三相平均功率，步骤3.9，根据步骤1.1得到的三相中每相的N个H桥单元的直流侧电压实际值VPVAi,VPVBi,VPVCi，步骤3.6得到的注入三次谐波后逆变器三相调制波信号VrA1,VrB1,VrC1和步骤3.8得到的三相中每相的N个H桥单元功率分配系数kAi,kBi,kCi，计算三相中每相的N个H桥单元最终的调制信号mAi,mBi,mCi，其计算式分别为：其中，i＝1,2,3...N，A、B、C分别表示逆变器的三相电路，即A相，B相，C相。