一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，包括：光伏陣列、直流電抗器、逆變單元、CL濾波器和數字控制器。將采樣到的三相電網電壓送至微處理器進行正負序分離和鎖相；基于網側瞬時功率模型，建立以抑制直流側電流二次波動為依據的電流幅值、相位關系，得到交流側正負序電流指令；交流側控制量經PWM發生器得到相應的驅動信號以控制電流型逆變器開關管的通斷。本實用新型的優點在于，能有效實現電網電壓不平衡時電流型光伏并網逆變器的直流電流和網側電流控制，使光伏陣列發出平穩的直流電且網側電流畸變小，有助于提高光伏電站的不對稱故障穿越能力。
【專利說明】
一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于太陽能發電技術領域，具體涉及一種電流型并網逆變器及包含該 逆變器的電網不平衡控制裝置。
【背景技術】
[0002] 目前光伏逆變器大都采用電壓型逆變器，電壓型逆變器直流側電容吸收和提供很 大的電流紋波，需要用很大的電容來限制光伏陣列兩端的電壓紋波，而電流型逆變器直流 側使用電感來降低直流側電流的紋波，電感相比于電容具有更長的使用壽命。電壓型光伏 逆變器通常需要增加直流側boost電路或者交流變壓器，而電流型逆變器屬于升壓型逆變 器，不需要額外的升壓電路，整個電路拓撲更加簡單，除此之外，電流型逆變器具有短路保 護功能。可見，電流型光伏并網逆變器相比于電壓型光伏并網逆變器具有諸多優點。
[0003] 三相不平衡是電網中常見的故障類型，當電網電壓出現三相不平衡故障時，采用 常規控制策略，會使電流型逆變器直流側電流含有2次諧波，網側電流畸變增加，嚴重時可 能損壞設備。電網電壓不平衡引起的電流型逆變器直流側電流二次諧波除會使網側電流含 有3次諧波，還會影響光伏陣列最大功率點跟蹤，所以電流型逆變器的不平衡控制策略一般 以抑制直流側電流二次諧波為目的。國內外研究的側重點主要在電壓型變流器的電網不平 衡控制策略上，對電流型變流器不平衡控制策略研究較少。目前，電流型變流器不平衡控制 策略多采用復雜的三環控制。因此，改進現有的控制方法，提供一種電流型光伏并網逆變器 的電網不平衡控制裝置，控制策略簡單，使光伏陣列發出平穩的直流電且網側電流畸變小， 即為本實用新型所欲解決的首要課題。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的是要提供一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置， 用以抑制直流側電流二次諧波，使光伏陣列輸出平穩的直流電，且保證并網電流質量，提高 光伏電站的不對稱故障穿越能力。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現：
[0006] -種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，由電流型逆變器與其控制器 組成。該電流型逆變器控制器包含電壓正負序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控制器 和PffM產生模塊;電壓正負序分離模塊對三相網側電壓鎖相并提取正負序分量;將直流電流 給定信號與反饋信號做差，送入直流電流控制器，接著將直流電流控制器的輸出與直流電 流給定相乘得出有功功率指令;有功功率指令結合網側電壓正負序分量得出交流側正負序 電流在旋轉坐標系下的指令，接著將旋轉坐標系下的正負序電流指令轉化到兩相靜止坐標 系下，兩相靜止坐標系下的正負序電流指令值之和與電流感測器所測量的實際網側電流一 起輸入交流電流控制器，接著將交流電流控制器所產生的值送至PWM產生模塊產生六個開 關訊號以驅動電流型逆變器的六個開關管。
[0007] 該電流型光伏并網逆變器輸入側為光伏陣列，輸出側為三相電網，該電流型逆變 器搭配一輸入側濾波電感和一輸出側三相CL濾波器，而該電流型逆變器控制器則供輸出六 個開關管控制信號以控制電流型逆變器，并用以控制該逆變器直流側電流和網側電流。
[0008] 直流電流控制器采用PI調節器，交流電流控制器采用PR調節器;阻尼方法為輸出 側三相CL濾波器中的電感并聯50 Ω電阻。
[0009] 本實用新型的有益效果是:該控制裝置，在電網不平衡的情況下，光伏陣列發電穩 定，網側電流正弦度好，不污染電網；比電壓型光伏并網逆變器拓撲更加簡單，壽命更長;比 傳統的電流型逆變器不平衡控制裝置更簡單。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本實用新型的控制方塊示意圖。
[0011] 圖2為本實用新型三相電流型光伏并網逆變器主電路拓撲結構圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進一步說明：
[0013] 見圖1，一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，由電流型逆變器與其 控制器組成。電流型逆變器控制器包含電壓正負序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控 制器和PWM產生模塊;電壓正負序分離模塊求得正負序電網電壓分量6/、6。 +、6廠、6。^并鎖相； 將直流電流給定信號idc*與反饋信號id。做差，送入直流電流控制器，直流電流控制器采用PI 調節器，接著將直流PI調節器的輸出與直流電流給定相乘得出有功功率指令Pref。
[0014] 三相不平衡電網電壓和電流可被描述成由正序和負序兩部分組成，將靜止坐標系 中的電壓和電流空間矢量在正負序同步旋轉坐標系下表示
[0015]
[0016]
[0017] 式中ω為電網電壓角頻率。
[0018] 根據瞬時功率理論，可得瞬時有功功率為
[0019]
[0020]式中，PQ是有功功率中的直流成分，P2c與P2S分別為有功功率的余弦分量和正弦分 量。
[0021 ] 瞬時無功功率為
[0022]
[0023] 式中，qQ是無功功率中的直流成分，q2。與q2s分別為無功功率的余弦分量和正弦分 量。
[0024] 以實現消除直流側電流二次諧波為控制目標，有
[0025]
[0026]可得交流側電流正負序指令值為
[0027]
[0028]將旋轉坐標系下的正、負序電流指令id'iq'id'i，轉化到兩相靜止坐標系下 相加得到交流側電流指令將交流側電流指令與電流感測器所測量的實際網流電流 一起輸入交流電流控制器，交流電流控制器采用PR調節器，接著將交流PR調節器所產生的 值送至PffM產生模塊產生六個開關訊號以驅動電流型逆變器的六個開關管。
[0029]圖2是電流型光伏并網逆變器主電路拓撲結構圖，該電流型光伏并網逆變器輸入 側為光伏陣列，輸出側接三相電網，該電流型逆變器每一個橋臂上的開關管為一個IGBT和 一個二極管串聯，且該電流型逆變器搭配一輸入側濾波電感和一輸出側三相CL濾波器。該 電流型逆變器控制器則供輸出六個開關管控制信號以控制電流型逆變器，并用以控制該電 流型逆變器直流側電流和網側電流，使光伏陣列輸出平穩的直流電，且保證并網電流質量。
【主權項】
1. 一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，由電流型逆變器與其控制器組 成，其特征在于： 該電流型逆變器控制器包含電壓正負序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控制器 和PffM產生模塊;電壓正負序分離模塊對三相網側電壓鎖相并提取正負序分量;將直流電流 給定信號與反饋信號做差，送入直流電流控制器，接著將直流電流控制器的輸出與直流電 流給定相乘得出有功功率指令;有功功率指令結合網側電壓正負序分量得出交流側正負序 電流在旋轉坐標系下的指令，接著將旋轉坐標系下的正負序電流指令轉化到兩相靜止坐標 系下，兩相靜止坐標系下的正負序電流指令值之和與電流感測器所測的實際網側電流一起 輸入交流電流控制器，接著將交流電流控制器所產生的值送至PWM產生模塊產生六個開關 訊號以驅動電流型逆變器的六個開關管。2. 根據權利要求1所述一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，其特征在 于:該電流型光伏并網逆變器輸入側為光伏陣列，輸出側為三相電網，該電流型逆變器每一 個橋臂上的開關管為一個IGBT和一個二極管串聯，且該電流型逆變器搭配一輸入側濾波電 感和一輸出側三相CL濾波器，而該電流型逆變器控制器則供輸出六個開關管控制信號以控 制電流型逆變器，并用以控制該電流型逆變器直流側電流和網側電流。3. 根據權利要求1所述一種電流型光伏并網逆變器的電網不平衡控制裝置，其特征在 于:阻尼方法為輸出側三相CL濾波器中的電感并聯50 Ω電阻。
【文檔編號】H02J3/26GK205544997SQ201620269309
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】郝雙程, 許家斌, 鄧仁雄, 王亮, 陳瑞成, 高翔
【申請人】中國礦業大學