[发明专利]一种基于LCL滤波的光伏并网逆变器的变频控制方法

摘要

本发明提供一种基于LCL滤波的光伏并网逆变器的变频控制方法，包括以下步骤：采集电网电压e_abc、并网电流i_abc，将采集的信号变换到同步旋转dq轴坐标系，在dq轴下对电流环进行前馈解耦得到输出参考信号，将采样的输出电流i_a通过频率控制器，得到合适的当前载波频率f_sw，最后将参考信号和载波频率f_sw送到SVPWM发生器，该方法不仅适用于本文所述的电压电流双闭环控制方法，而且还适用于其它各种并网控制策略，不同于一般的SVPWM调制方法，此方法可以根据逆变器当前的输出功率选择SVPWM波的载波频率，最大限度的提高并网电能质量，尤其在光伏组件的发电功率不足额定功率时，能通过变频来适应LCL的固定参数，最终使输出电流谐波含量显著降低。

主权项

1.一种基于LCL滤波的光伏逆变器的变频控制方法，其特征在于，包括：步骤1、对所述光伏逆变器的系统参数进行初始化，包括电流内环的PI参数、电压外环的PI参数、直流母线电压给定值初始PWM频率F_sw；步骤2、对所述光伏逆变器的输入、输出、直流母线进行采样，具体是采集电网电压eabc、并网电流信号iabc和直流母线电压Vdc，其中，eabc＝[ea eb ec]T，iabc＝[ia ib ic]T；步骤3、利用步骤2中对光伏逆变器的输入、输出、直流母线的采样，对所述光伏逆变器采用dq轴解耦的电压外环、电流内环的双闭环控制策略，具体是：步骤3.1、将电流信号和电压信号i_abc、e_abc进行Clark坐标变换，分别由公式获得αβ坐标系下的i_αβ、e_αβ，并通过获得锁相角θ；步骤3.2、将αβ坐标系下的i_αβ、e_αβ进行Park变换，分别由公式获得同步旋转坐标系下的i_dq、e_dq，将i_dq与参考电流信号进行比较，将作差比较获得的结果通过PI调节器后，根据dq坐标系下的数学模型进行前馈解耦，获得dq坐标系下的参考信号将参考信号进行Park反变换，由公式得到αβ坐标系下的参考信号其中，为无功电流的给定，为有功电流的参考信号，由电压外环通过PI调节后获得，i_qd＝[i_q i_d]^T，i_βα＝[i_β i_α]^T，e_βα＝[e_β e_α]^T；步骤4、利用采样得到的输出电流ia，获得当前载波频率fsw，具体进行选择执行：选择执行一，基于分段选择进行载波频率fsw的选取，具体包括：步骤4.1、根据LCL的设计方法，由LCL的电感总和公式其中u_dc为所述直流母线电压，是一恒定值，f_sw为控制IGBT的PWM载波频率，i_a为逆变器输出电流，所需电感总量仅随f_swi_a的变化而变化，因此当输出功率变化即输出电流i_a变化时，通过变化频率使f_swi_a的值维持在设定范围内，从而使所需总的电感量基本不变，因此需要确定逆变器的额定输出电流I_a和额定功率下的载波频率F_sw，并计算出其乘积因子M＝I_a·F_sw；步骤4.2、将输出额定电流I_a除以2ⁿ，其中，n＝0,1,2,3,4,5，分为5组，即：步骤4.3、利用步骤4.1计算的乘积因子M将PWM载波频率fsw进行等效分组，对应步骤4.2的输出额定电流Ia的分组，将fsw分组为：Fsw，2Fsw，4Fsw，8Fsw，16Fsw；步骤4.4、根据当前采集的输出电流ia所在分组，选择对应的PWM载波频率fsw；选择执行二，基于连续选择进行载波频率f_sw的选取，具体是通过载波频率选择器，获得预选载波频率，再通过频率限制器将载波频率限制在设定范围内，获得当前载波频率f_sw，其中载波频率选择器是利用关系式获得预选频率，F_sw为额定功率下的调制频率，I_a为额定功率下的输出电流，i_a为当前输出电流；步骤5、将步骤3获得的αβ坐标系下的参考信号和步骤4获得的当前载波频率f_sw送到SVPWM发生器。