光伏并網(wǎng)逆變器迭代比例積分電流控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種光伏并網(wǎng)逆變器迭代比例積分電流控制方法：第一步，將一個采樣周期中k、k-n時刻電流值分別進行積分，再差運算得出輸出電流表達式；第二步，由迭代比例積分控制的傳遞函數(shù)推導出并網(wǎng)逆變器輸出電流的傳遞函數(shù)；第三步，用時間乘絕對誤差積分準則作為目標函數(shù)，進而改變迭代比例積分的參數(shù)；第四步，通過比較并網(wǎng)電流給定參考值和實際并網(wǎng)電流得出差值；再運用迭代比例積分進行處理，產(chǎn)生相應的SPWM信號來控制功率管開關。該方法能使實際并網(wǎng)電流無靜差的跟蹤電流參考值，使得并網(wǎng)逆變器輸出與電網(wǎng)同頻同相的正弦波電流，從而提高了電流無差跟蹤能力。仿真和實驗結果表明，該方法具有控制精度高和穩(wěn)定性好等特點。
【專利說明】光伏并網(wǎng)逆變器迭代比例積分電流控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器電流控制方法，特別是一種迭代比例積分控制方 法。

【背景技術】
[0002] 光伏并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，它的控制方法在提高光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)的運行效率、可靠性、電能質量等方面發(fā)揮重要作用。迭代比例積分控制可以有效 抑制并網(wǎng)逆變器輸出電流的諧波擾動，改善了其輸出電能質量，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，具 有非常廣闊的應用前景。目前，已有一些文獻針對光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的穩(wěn)定問題提 出了相應的控制方法。2007年第33期《中國電機工程學報》中的"一種新型光伏并網(wǎng)逆變 器控制策略"一文采用新的三角波-三角波調制方法，將導抗變換器和并網(wǎng)逆變系統(tǒng)有機結 合在一塊，運用變換器的電壓源-電流源變換特性，使光伏電池陣列的電壓變換為正弦包絡 線的高頻電流，經(jīng)過高頻DC-DC變換來傳輸功率，再通過工頻逆變器逆變后實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。 另外，采用電網(wǎng)電壓的過零信號來控制工頻逆變器，使其并網(wǎng)輸出電流和電網(wǎng)電壓同步，降 低了并網(wǎng)電流諧波分量，進一步提高光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)功率因數(shù)，實現(xiàn)正弦電流并網(wǎng)，但是 該控制策略適用范圍較小，僅適合分散式的小型家用光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。2011年第21期 《中國電機工程學報》中的"LCL濾波器的單相光伏并網(wǎng)控制策略" 一文提出一種電壓環(huán)、電 容電流環(huán)和功率環(huán)的并網(wǎng)控制策略，推導了系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，分析了控制參數(shù)對系統(tǒng) 閉環(huán)極點分布和穩(wěn)定性的影響，但是在控制參數(shù)設計過程中，沒有考慮引入調節(jié)通道對系 統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。2008年第33期《中國電機工程學報》中的"一種新穎的電壓控制型逆變 器并網(wǎng)控制方案"一文運用基于諧波電壓重復控制的逆變器新型并網(wǎng)策略，通過快速諧波 檢測算法來檢測并網(wǎng)電感兩端電壓諧波，且加到指令信號中，采用重復控制主動發(fā)出相應 的諧波電壓來補償諧波電流、縮小輸出電抗的諧波電壓差和改善并網(wǎng)輸出電流波形質量， 但是很難降低并網(wǎng)電流總體諧波畸變率。2007年第9期《電力電子技術》中的"單相并網(wǎng) 逆變器功率控制的實現(xiàn)"通過功率控制策略來提高并網(wǎng)電流的功率因數(shù)和幅值精度，但沒 有分析并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)的參數(shù)設計和穩(wěn)定性。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明針對光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流控制問題，提出一種迭代比例積分控制方法 來實現(xiàn)對周期量的無靜差跟蹤，抑制光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流中的周期性擾動分量，有效 提高光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的波形質量。仿真和實驗結果表明，該方法具有控制精度高 和穩(wěn)定性好等特點。其原理與基本步驟為： 具體實施步驟如下： 第一步，并網(wǎng)逆變器的控制輸入值是由電流給定參考值與實際的并網(wǎng)電流/^的 差值4組成的，控制的反饋值是電網(wǎng)側電流/_。將一采樣周期中h 時刻電流值進行 積分并作差可求出輸出電流表達式：

【權利要求】
1. 本發(fā)明主要提出一種光伏并網(wǎng)逆變器迭代比例積分電流控制方法，具體原理和做法 如下： 第一步，并網(wǎng)逆變器的控制輸入值是由電流給定參考值與實際的并網(wǎng)電流/^的 差值Λ組成的，控制的反饋值是電網(wǎng)側電流/_。
2. 將一采樣周期中的hA-/?時刻電流值分別進行積分，再差運算求出輸出電流表達 式：
，式中為比例增益，尤為積分常數(shù)； 第二步，令迭代比例積分控制的傳遞函數(shù)為GG)，/^是與電網(wǎng)電壓同頻同相的并網(wǎng)電 流參考信號，濾波環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為
，則求出并網(wǎng)逆變器輸出電流的傳遞函數(shù)為：
進而可知并網(wǎng)逆變器輸出電流隨著參考電流、電網(wǎng)電壓以及迭代比例積分控制變化而 變化； 第三步，采用時間乘絕對誤差積分準則作為目標函數(shù)，改變迭代比例積分的參數(shù)，使系 統(tǒng)響應達到規(guī)定的衰減率，確保調節(jié)輸入瞬態(tài)響應振蕩性??； 第四步，通過比較并網(wǎng)電流給定參考值46/和實際并網(wǎng)電流得出差值/e，再將差值 4返回到迭代比例積分控制中使/^實時跟蹤，產(chǎn)生相應的SPWM信號來控制功率管開 關，使得光伏并網(wǎng)逆變器輸出為與電網(wǎng)同頻同相的正弦波電流，從而提高了電流無差跟蹤 能力。
【文檔編號】H02J3/01GK104065288SQ201410316013
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權日:2014年7月4日
【發(fā)明者】李圣清, 張彬, 徐天俊 申請人:湖南工業(yè)大學