一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)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(wǎng)逆變器的電網(wǎng)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(shù)字控制器。將采樣到的三相電網(wǎng)電壓送至微處理器進(jìn)行正負(fù)序分離和鎖相；基于網(wǎng)側(cè)瞬時功率模型，建立以抑制直流側(cè)電流二次波動為依據(jù)的電流幅值、相位關(guān)系，得到交流側(cè)正負(fù)序電流指令；交流側(cè)控制量經(jīng)PWM發(fā)生器得到相應(yīng)的驅(qū)動信號以控制電流型逆變器開關(guān)管的通斷。本實用新型的優(yōu)點在于，能有效實現(xiàn)電網(wǎng)電壓不平衡時電流型光伏并網(wǎng)逆變器的直流電流和網(wǎng)側(cè)電流控制，使光伏陣列發(fā)出平穩(wěn)的直流電且網(wǎng)側(cè)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(wǎng)逆變器的電網(wǎng)不平衡控制裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電流型并網(wǎng)逆變器及包含該 逆變器的電網(wǎng)不平衡控制裝置。
【背景技術(shù)】
[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(cè)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(cè)使用電感來降低直流側(cè)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(cè)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?fù)涓雍唵?，除此之外，電流型逆變器具有短路?護(hù)功能。可見，電流型光伏并網(wǎng)逆變器相比于電壓型光伏并網(wǎng)逆變器具有諸多優(yōu)點。
[0003] 三相不平衡是電網(wǎng)中常見的故障類型，當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)三相不平衡故障時，采用 常規(guī)控制策略，會使電流型逆變器直流側(cè)電流含有2次諧波，網(wǎng)側(cè)電流畸變增加，嚴(yán)重時可 能損壞設(shè)備。電網(wǎng)電壓不平衡引起的電流型逆變器直流側(cè)電流二次諧波除會使網(wǎng)側(cè)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(cè)電流二次諧波為目的。國內(nèi)外研究的側(cè)重點主要在電壓型變流器的電網(wǎng)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(fù)雜的三環(huán)控制。因此，改進(jìn)現(xiàn)有的控制方法，提供一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器 的電網(wǎng)不平衡控制裝置，控制策略簡單，使光伏陣列發(fā)出平穩(wěn)的直流電且網(wǎng)側(cè)電流畸變小， 即為本實用新型所欲解決的首要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的是要提供一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)不平衡控制裝置， 用以抑制直流側(cè)電流二次諧波，使光伏陣列輸出平穩(wěn)的直流電，且保證并網(wǎng)電流質(zhì)量，提高 光伏電站的不對稱故障穿越能力。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0006] -種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)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(fù)序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控制器 和PffM產(chǎn)生模塊;電壓正負(fù)序分離模塊對三相網(wǎng)側(cè)電壓鎖相并提取正負(fù)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(jié)合網(wǎng)側(cè)電壓正負(fù)序分量得出交流側(cè)正負(fù)序 電流在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的指令，接著將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正負(fù)序電流指令轉(zhuǎn)化到兩相靜止坐標(biāo) 系下，兩相靜止坐標(biāo)系下的正負(fù)序電流指令值之和與電流感測器所測量的實際網(wǎng)側(cè)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(chǎn)生的值送至PWM產(chǎn)生模塊產(chǎn)生六個開 關(guān)訊號以驅(qū)動電流型逆變器的六個開關(guān)管。
[0007] 該電流型光伏并網(wǎng)逆變器輸入側(cè)為光伏陣列，輸出側(cè)為三相電網(wǎng)，該電流型逆變 器搭配一輸入側(cè)濾波電感和一輸出側(cè)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(guān)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(cè)電流和網(wǎng)側(cè)電流。
[0008] 直流電流控制器采用PI調(diào)節(jié)器，交流電流控制器采用PR調(diào)節(jié)器;阻尼方法為輸出 側(cè)三相CL濾波器中的電感并聯(lián)50 Ω電阻。
[0009] 本實用新型的有益效果是:該控制裝置，在電網(wǎng)不平衡的情況下，光伏陣列發(fā)電穩(wěn) 定，網(wǎng)側(cè)電流正弦度好，不污染電網(wǎng)；比電壓型光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)涓雍唵危瑝勖L;比 傳統(tǒng)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(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進(jìn)一步說明：
[0013] 見圖1，一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)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(fù)序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控 制器和PWM產(chǎn)生模塊;電壓正負(fù)序分離模塊求得正負(fù)序電網(wǎng)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(diào)節(jié)器，接著將直流PI調(diào)節(jié)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(wǎng)電壓和電流可被描述成由正序和負(fù)序兩部分組成，將靜止坐標(biāo)系 中的電壓和電流空間矢量在正負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下表示
[0015]
[0016]
[0017] 式中ω為電網(wǎng)電壓角頻率。
[0018] 根據(jù)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(xiàn)消除直流側(cè)電流二次諧波為控制目標(biāo)，有
[0025]
[0026]可得交流側(cè)電流正負(fù)序指令值為
[0027]
[0028]將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正、負(fù)序電流指令id'iq'id'i，轉(zhuǎn)化到兩相靜止坐標(biāo)系下 相加得到交流側(cè)電流指令將交流側(cè)電流指令與電流感測器所測量的實際網(wǎng)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(diào)節(jié)器，接著將交流PR調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生的 值送至PffM產(chǎn)生模塊產(chǎn)生六個開關(guān)訊號以驅(qū)動電流型逆變器的六個開關(guān)管。
[0029]圖2是電流型光伏并網(wǎng)逆變器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，該電流型光伏并網(wǎng)逆變器輸入 側(cè)為光伏陣列，輸出側(cè)接三相電網(wǎng)，該電流型逆變器每一個橋臂上的開關(guān)管為一個IGBT和 一個二極管串聯(lián)，且該電流型逆變器搭配一輸入側(cè)濾波電感和一輸出側(cè)三相CL濾波器。該 電流型逆變器控制器則供輸出六個開關(guān)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(cè)電流和網(wǎng)側(cè)電流，使光伏陣列輸出平穩(wěn)的直流電，且保證并網(wǎng)電流質(zhì)量。
【主權(quán)項】
1. 一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)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(fù)序分離模塊、直流電流控制器、交流電流控制器 和PffM產(chǎn)生模塊;電壓正負(fù)序分離模塊對三相網(wǎng)側(cè)電壓鎖相并提取正負(fù)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(jié)合網(wǎng)側(cè)電壓正負(fù)序分量得出交流側(cè)正負(fù)序 電流在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的指令，接著將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正負(fù)序電流指令轉(zhuǎn)化到兩相靜止坐標(biāo) 系下，兩相靜止坐標(biāo)系下的正負(fù)序電流指令值之和與電流感測器所測的實際網(wǎng)側(cè)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(chǎn)生的值送至PWM產(chǎn)生模塊產(chǎn)生六個開關(guān) 訊號以驅(qū)動電流型逆變器的六個開關(guān)管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)不平衡控制裝置，其特征在 于:該電流型光伏并網(wǎng)逆變器輸入側(cè)為光伏陣列，輸出側(cè)為三相電網(wǎng)，該電流型逆變器每一 個橋臂上的開關(guān)管為一個IGBT和一個二極管串聯(lián)，且該電流型逆變器搭配一輸入側(cè)濾波電 感和一輸出側(cè)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(guān)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(cè)電流和網(wǎng)側(cè)電流。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電流型光伏并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)不平衡控制裝置，其特征在 于:阻尼方法為輸出側(cè)三相CL濾波器中的電感并聯(lián)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(fā)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(yè)大學(xué)