[发明专利]一种降低大功率光伏并网逆变器输出电流THD的重复控制方法

说明书

本发明公开了一种降低大功率光伏并网逆变器输出电流THD的重复控制方法，属于电力电子及其控制技术领域。本发明对输出并网电流进行DQ变换后，采用PI控制和改进重复控制并联的复合控制方式，并根据所要提前的拍数由线性插值理论分别计算出离散表格1和2中相邻两个单元的权值，并将相邻两个单元的值分别乘以它们的权值后求和，将得到的和乘以小于1的常数后再经过低通滤波，作为重复控制器的输出值，实现了电网全周期范围内的任意相位补偿。有效改善了并网电流波形，降低了电流波形的THD，同时对降低LCL型滤波器的体积和成本也起到了良好的作用。

技术领域

本发明涉及电力电子及其控制技术领域，更具体地说，涉及一种降低大功率光伏并网逆变器输出电流THD的重复控制方法。

背景技术

当前，在三相大功率光伏并网逆变器中，大多采用三相全桥拓扑结构，且为了提高直流侧电压利用率均采用SVPWM调制算法。在大功率光伏并网逆变器的所有指标中，装置效率和并网电流波形的总谐波畸变率(THD)为最重要的两个考核指标。装置效率低意味着投入产出比高，THD大表示波形中的谐波含量大，对电网的安全稳定运行会产生不利的影响。然而，这两个指标之间又是相互矛盾的。为了不断提高逆变器装置的效率和降低并网电流波形的THD，国内外广大学者及研究人员做了大量的工作。

理论和实验已经证明，降低功率器件的开关频率是显著提高大功率光伏并网逆变器装置效率的关键途径之一。但是，随着开关频率的降低，输出并网电流波形中的低次谐波含量加大，THD升高，传统的LC二阶滤波器难以满足要求，为此，LCL型三阶滤波器的研究成为电力电子领域的关键热点内容之一。近年来，随着控制理论、传感器检测及DSP技术的快速提高，LCL型三阶滤波器已经在各种三相大功率并网逆变器中得到了应用。现在各厂家生产的大功率光伏并网逆变器基本上都是在并网逆变器的输出侧采用LCL型三阶滤波器，同时，在网侧接口处采用专门定制的三相交流滤波器以最大程度的降低并网电流波形的THD。

然而，虽然采用三阶LCL型滤波器可以较好的滤除谐波，但是，LCL型滤波器的参数很大程度上取决于并网逆变器的输出电流波形质量，电流波形质量越好，则所用LCL型滤波器的体积和成本越小。因此，从各种控制方法上优化输出电流波形质量始终是一个关键的策略！其中，基于旋转坐标变换的矢量控制技术在并网逆变器中得到了最为广泛的应用。通过同步旋转坐标变换，将三相交流信号变换成为两相直流信号分量即D轴分量和Q轴分量，然后分别采用PI控制即可实现并网电流的无静差跟踪，有效降低了并网电流的THD。然而，在实践中由于存在检测及锁相误差等因素，在坐标变换后的D轴分量和Q轴分量中难以避免的存在一些谐波成分，并非完全的直流信号。因此，采用常规的PI控制并不能实现精确的控制目标，从而使得并网电流波形的THD没有能够实现最大程度降低。

针对上述问题，许多专家和学者进行了深入研究。其中，基于内膜原理的重复控制技术由于能够很好的抑制周期性扰动而受到了很多专家学者的重视。然而，由于大功率并光伏网逆变器的开关频率较低，故PWM控制周期较长，每一拍(即每一个PWM周期)意味着较大的电角度，而常规的重复控制技术采用的是提前整数拍进行相位补偿，因此，不能实现电网全周期范围内的任意相位补偿，从而导致常规的重复控制技术在大功率光伏逆变器并网电流的控制过程中难以实现精确的控制效果。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服在现有大功率光伏并网逆变器开关频率较低情况下采用常规重复控制技术所存在的控制精度问题，提出了一种三相大功率光伏并网逆变器及降低其输出电流THD的重复控制方法；本发明实现了电网全周期范围内的任意相位补偿，改善了并网电流的波形质量和THD，从而减小了LCL型滤波器的体积和成本，缓解了并网电流对电网的谐波危害。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：