一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置制造方法及图纸

技术编号:15076132 阅读:165 留言:0更新日期:2017-04-06 20:56
本实用新型专利技术公开了一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,包括:光伏阵列、直流电抗器、逆变单元、CL滤波器和数字控制器。将采样到的三相电网电压送至微处理器进行正负序分离和锁相;基于网侧瞬时功率模型,建立以抑制直流侧电流二次波动为依据的电流幅值、相位关系,得到交流侧正负序电流指令;交流侧控制量经PWM发生器得到相应的驱动信号以控制电流型逆变器开关管的通断。本实用新型专利技术的优点在于,能有效实现电网电压不平衡时电流型光伏并网逆变器的直流电流和网侧电流控制,使光伏阵列发出平稳的直流电且网侧电流畸变小,有助于提高光伏电站的不对称故障穿越能力。

Power grid unbalanced control device of current type photovoltaic grid connected inverter

The utility model discloses a grid unbalanced control device of a current type photovoltaic grid connected inverter, which comprises a photovoltaic array, a DC reactor, an inverter unit, a CL filter and a digital controller. The three-phase voltage sampling to sent to the microprocessor for positive and negative sequence separation and phase locking; the instantaneous power of the network side based on the model established according to the current amplitude and phase relationship to restrain DC side current fluctuations for two times, get the AC side of the positive and negative current instructions; AC side control volume by the PWM generator driving signal corresponding to control the current type inverter switch on-off. The utility model has the advantages that can effectively achieve the control of DC current and grid current current type photovoltaic grid connected inverter under unbalanced grid voltage, the photovoltaic array to generate electricity and the grid side current distortion of small DC stable, helps to improve the asymmetric fault of photovoltaic power station crossing ability.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能发电
,具体涉及一种电流型并网逆变器及包含该逆变器的电网不平衡控制装置。
技术介绍
目前光伏逆变器大都采用电压型逆变器,电压型逆变器直流侧电容吸收和提供很大的电流纹波,需要用很大的电容来限制光伏阵列两端的电压纹波,而电流型逆变器直流侧使用电感来降低直流侧电流的纹波,电感相比于电容具有更长的使用寿命。电压型光伏逆变器通常需要增加直流侧boost电路或者交流变压器,而电流型逆变器属于升压型逆变器,不需要额外的升压电路,整个电路拓扑更加简单,除此之外,电流型逆变器具有短路保护功能。可见,电流型光伏并网逆变器相比于电压型光伏并网逆变器具有诸多优点。三相不平衡是电网中常见的故障类型,当电网电压出现三相不平衡故障时,采用常规控制策略,会使电流型逆变器直流侧电流含有2次谐波,网侧电流畸变增加,严重时可能损坏设备。电网电压不平衡引起的电流型逆变器直流侧电流二次谐波除会使网侧电流含有3次谐波,还会影响光伏阵列最大功率点跟踪,所以电流型逆变器的不平衡控制策略一般以抑制直流侧电流二次谐波为目的。国内外研究的侧重点主要在电压型变流器的电网不平衡控制策略上,对电流型变流器不平衡控制策略研究较少。目前,电流型变流器不平衡控制策略多采用复杂的三环控制。因此,改进现有的控制方法,提供一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,控制策略简单,使光伏阵列发出平稳的直流电且网侧电流畸变小,即为本技术所欲解决的首要课题。
技术实现思路
本技术的目的是要提供一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,用以抑制直流侧电流二次谐波,使光伏阵列输出平稳的直流电,且保证并网电流质量,提高光伏电站的不对称故障穿越能力。为实现上述目的,本技术通过以下技术方案实现:一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,由电流型逆变器与其控制器组成。该电流型逆变器控制器包含电压正负序分离模块、直流电流控制器、交流电流控制器和PWM产生模块;电压正负序分离模块对三相网侧电压锁相并提取正负序分量;将直流电流给定信号与反馈信号做差,送入直流电流控制器,接着将直流电流控制器的输出与直流电流给定相乘得出有功功率指令;有功功率指令结合网侧电压正负序分量得出交流侧正负序电流在旋转坐标系下的指令,接着将旋转坐标系下的正负序电流指令转化到两相静止坐标系下,两相静止坐标系下的正负序电流指令值之和与电流感测器所测量的实际网侧电流一起输入交流电流控制器,接着将交流电流控制器所产生的值送至PWM产生模块产生六个开关讯号以驱动电流型逆变器的六个开关管。该电流型光伏并网逆变器输入侧为光伏阵列,输出侧为三相电网,该电流型逆变器搭配一输入侧滤波电感和一输出侧三相CL滤波器,而该电流型逆变器控制器则供输出六个开关管控制信号以控制电流型逆变器,并用以控制该逆变器直流侧电流和网侧电流。直流电流控制器采用PI调节器,交流电流控制器采用PR调节器;阻尼方法为输出侧三相CL滤波器中的电感并联50Ω电阻。本技术的有益效果是:该控制装置,在电网不平衡的情况下,光伏阵列发电稳定,网侧电流正弦度好,不污染电网;比电压型光伏并网逆变器拓扑更加简单,寿命更长;比传统的电流型逆变器不平衡控制装置更简单。附图说明图1为本技术的控制方块示意图。图2为本技术三相电流型光伏并网逆变器主电路拓扑结构图。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式进一步说明:见图1,一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,由电流型逆变器与其控制器组成。电流型逆变器控制器包含电压正负序分离模块、直流电流控制器、交流电流控制器和PWM产生模块;电压正负序分离模块求得正负序电网电压分量ed+、eq+、ed-、eq-并锁相;将直流电流给定信号idc*与反馈信号idc做差,送入直流电流控制器,直流电流控制器采用PI调节器,接着将直流PI调节器的输出与直流电流给定相乘得出有功功率指令pref。三相不平衡电网电压和电流可被描述成由正序和负序两部分组成,将静止坐标系中的电压和电流空间矢量在正负序同步旋转坐标系下表示Eαβ=ejωtEdqp+e-jωtEdqn=ejωt(Edp+jEqp)+e-jωt(Edn+jEqn)]]>Iαβ=ejωtIdqp+e-jωtIdqn=ejωt(Idp+jIqp)+e-jωt(Idn+jIqn)]]>式中ω为电网电压角频率。根据瞬时功率理论,可得瞬时有功功率为p(t)=1.5(ed+id++eq+iq++ed-id-+eq-iq-)+1.5(ed-id++eq-iq++eq+iq-+ed+id-)cosγ+1.5(eq-id+-ed-iq+-eq+id-+ed+iq-)sinγ=p0+p2ccosγ+p2scosγ]]>式中,p0是有功功率中的直流成分,p2c与p2s分别为有功功率的余弦分量和正弦分量。瞬时无功功率为q(t)=1.5(eq+iq+-ed+iq+-ed-iq-+eq-id-)+1.5(eq-id+-ed-iq++eq+id--ed+iq-)cosγ+1.5(eq-iq--eq-iq+-ed-id++ed+id-)sinγ=q0+q2ccosγ+q2scosγ]]>式中,q0是无功功率中的直流成分,q2c与q2s分别为无功功率的余弦分量和正弦分量。以实现消除直流侧电流二次谐波为控制目标,有p0=1.5(ed+id++ed-id-+eq-iq-)q0=1.5(-ed+iq+-eq-id-+ed-iq-)p2s=1.5(eq-id+-ed-iq++ed+iq-)=0p2c=1.5(ed-id++eq-iq++ed+id-)=0]]>可得交流侧电流正负序指令值为id+=23ed+pref(ed+)2-[(ed-)2+(eq-)2]iq+=-23ed+qref(ed+)2-[(ed-)2+(eq-)2]id-=-ed-ed+id+-eq-ed+iq+iq-=ed-ed+iq+-eq-ed+id+]]>将旋转坐标系下的正、负序电流指令id+*、iq+*、id-*、iq-*转化到两相静止坐标系下相加得到交流侧电流指令iα*、iβ*,将交流侧电流指令与电流感测器所测量的实际网流电流一起输入交流电流控制器,交流电流控制器采用PR调节器,接着将交流PR调节器所产生的值送至PWM产生模块产生六个开关讯号以驱动电流型逆变器的六个开关管。图2是电流型光伏并网逆变器主电路拓扑结构图,该电流型光伏并网逆变器输入侧为光伏阵列,输出侧接三相电网,该电流型逆变器每一个桥臂上的开关管为一个IGBT和一个二极管串联,且该电流型逆变器搭配一输入侧滤波电感和一输出侧三相CL滤波器。该电流型逆变器控制器则供输出六个开关管控制信号以控制电流型逆变器,并用以控制该电流型逆变器直流侧电流和网侧电流,使光伏阵列输出平稳的直流电,且保证并网电流质量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,由电流型逆变器与其控制器组成,其特征在于:该电流型逆变器控制器包含电压正负序分离模块、直流电流控制器、交流电流控制器和PWM产生模块;电压正负序分离模块对三相网侧电压锁相并提取正负序分量;将直流电流给定信号与反馈信号做差,送入直流电流控制器,接着将直流电流控制器的输出与直流电流给定相乘得出有功功率指令;有功功率指令结合网侧电压正负序分量得出交流侧正负序电流在旋转坐标系下的指令,接着将旋转坐标系下的正负序电流指令转化到两相静止坐标系下,两相静止坐标系下的正负序电流指令值之和与电流感测器所测的实际网侧电流一起输入交流电流控制器,接着将交流电流控制器所产生的值送至PWM产生模块产生六个开关讯号以驱动电流型逆变器的六个开关管。

【技术特征摘要】
1.一种电流型光伏并网逆变器的电网不平衡控制装置,由电流型逆变器与其控制器组成,其特征在于:该电流型逆变器控制器包含电压正负序分离模块、直流电流控制器、交流电流控制器和PWM产生模块;电压正负序分离模块对三相网侧电压锁相并提取正负序分量;将直流电流给定信号与反馈信号做差,送入直流电流控制器,接着将直流电流控制器的输出与直流电流给定相乘得出有功功率指令;有功功率指令结合网侧电压正负序分量得出交流侧正负序电流在旋转坐标系下的指令,接着将旋转坐标系下的正负序电流指令转化到两相静止坐标系下,两相静止坐标系下的正负序电流指令值之和与电流感测器所测的实际网侧电流一起输入交流电流控制器,接着将交流电流...

【专利技术属性】
技术研发人员:郝双程许家斌邓仁雄王亮陈瑞成高翔
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:新型
国别省市:江苏;32

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