一種基于lcl濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法。進行逆變器的控制，從輸出電流參考值中提取逆變器該輸出電流參考值的信號，輸出電流參考值的信號包括輸出電流的跟蹤值和微分信號；然后從逆變器的輸出端提取輸出電流實際值的跟蹤值和微分信號，并估計逆變器含有的所有擾動；控制逆變器的輸出電流參考值和實際值之差；由上述得到的所有擾動估計值補償逆變器含有的所有擾動，得到逆變器的實際控制量。本發(fā)明降低輸出電流的THD和DCI，提高并網(wǎng)電能質(zhì)量；增強系統(tǒng)的運行可靠性，避免因環(huán)境因素導致的停機故障；提高系統(tǒng)魯棒性，抵抗內(nèi)外擾動對系統(tǒng)的不利影響。
【專利說明】—種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種逆變器控制方法，尤其是涉及一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源對于緩解能源短缺和環(huán)境危機，保障社會可持續(xù)發(fā)展，維護國家能源安全起到了重要作用，而光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)由于具有調(diào)節(jié)峰谷負荷、實現(xiàn)資源有效利用等優(yōu)點而成為新能源高效利用的關鍵技術(shù)。目前，在實際工程中，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的正常運行受到光照強度、環(huán)境溫度、空氣濕度、海拔高度和器件老化等因素的影響，導致光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)運行效率較低，常常出現(xiàn)停機等故障。從而嚴重影響了光伏系統(tǒng)的壽命，降低了供電可靠性。
[0003]逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的核心設備，其控制性能的優(yōu)劣直接決定了并網(wǎng)系統(tǒng)的供電可靠性和魯棒性。如何改進并網(wǎng)逆變器控制方法以提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)性能，對于光伏并網(wǎng)發(fā)電的大規(guī)模高效應用具有重要意義。
[0004]本發(fā)明針對中小功率(10~50kW)兩級式三相光伏并網(wǎng)逆變器，基于二極管箝位式三電平光伏并網(wǎng)逆變器作為主電路拓撲結(jié)構(gòu)，本發(fā)明方法應用于該逆變器的控制之中，見附圖2。
[0005]PV太陽能光伏陣列作為輸入直流電源接于正負極之間，電解電容Cb作為輸入的濾波電容并接于PV兩端。電感Lb、二極管Db、開關管Tb(兩端反并聯(lián)二極管Dbtl)組成BOOST升壓電路，對PV輸入電壓升壓為直流母線電壓作為后級逆變器的輸入電壓。電解電容CpC2并接于直流母線兩端；逆變器每相橋臂分別由4個開關管S1-S4串聯(lián)接于直流母線兩端，每個開關管兩端反并聯(lián)一個二極管D1-D4,由每相橋臂的中點引出A、B、C三個相線，分別經(jīng)由逆變器側(cè)濾波電感L1、網(wǎng)側(cè)濾波電感L2和濾波電容C構(gòu)成的LCL濾波器接入三相電網(wǎng)；每相橋臂各有兩個串聯(lián)箝位二極管D5和D6接于上面兩個開關管和下面兩個開關管之間，每個中點與兩串聯(lián)電容的中點相連。
[0006]將如圖3的系統(tǒng)控制框圖等效為如圖2所示的逆變器單相等效電路，分析現(xiàn)有如圖4所示的控制結(jié)構(gòu)，得到該主電路拓撲結(jié)構(gòu)的狀態(tài)方程的模型，如下所示:
【權(quán)利要求】
1.一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)進行逆變器的控制，從輸出電流參考值中提取逆變器該輸出電流參考值的信號，輸出電流參考值的信號包括輸出電流的跟蹤值和微分信號； 2)然后從逆變器的輸出端提取輸出電流實際值的跟蹤值和微分信號，并估計逆變器含有的所有擾動； 3)控制逆變器的輸出電流參考值和實際值之差； 4)由步驟2)得到的所有擾動估計值補償逆變器含有的所有擾動，得到逆變器的實際控制量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于:所述的步驟I)中的逆變器輸出電流參考值的信號通過將兩個相同的跟蹤微分器串聯(lián)而形成的串級跟蹤微分器進行提取，通過第一跟蹤微分器采用以下公式I提取輸出電流參考值V的跟蹤值X1和一階微分信號X' 2:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于:所述的步驟2)中的輸出電流實際值的微分信號通過擴張狀態(tài)觀測器采用以下公式3進行提取并估計逆變器含有的所有擾動；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于:所述的步驟3)中的逆變器的輸出電流參考值和實際值之差通過反饋控制器采用以下公式4進行控制:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LCL濾波器的光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于:所述的步驟4)中的逆變器含有的所有擾動通過補償器采用以下公式5進行補償，得到逆變器的實際控制量u:
【文檔編號】H02M7/487GK103731058SQ201310715043
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】楊捷, 齊冬蓮, 張國月, 吳越, 辛煥海, 張建良 申請人:浙江大學, 寧波成筑智能科技有限公司