一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，包括以下步骤：S01，在准PR控制器中加入高次谐波补偿环节，构成多谐振PR控制器；S02，将给定并网电流Iref与实际并网电流IL的差值作为多谐振PR控制器的输入；S03，将并网电流直流量参考值IL‑dc与并网电流直流量的差值作为PI控制器的输入；S04，将多谐振PR控制器的输出与PI控制器的输出相加后作为逆变器开关管开通与关断的控制信号；S05，求取实际并网电流IL的平均值对实际并网电流IL的等效比例增益kIL。本发明专利技术提供的一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，既抑制电网电压谐波与畸变对并网电流的影响，又消除并网电流的直流分量，实现非隔离型光伏并网逆变器的高质量控制。

A Control Method of PV Grid-connected Inverter with Multi-Resonance PR and PI Joint Control

【技术实现步骤摘要】
一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法
本专利技术涉及一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，属于新能源光伏发电

技术介绍
随着传统化石能源危机与环境污染问题的日益严重，具有节能环保特点的光伏发电技术已引起世界范围的高度重视。并网逆变器是光伏发电系统的重要组成部分，其控制技术是获得高质量并网电能的关键。目前光伏并网逆变器控制技术有：重复控制、滞环控制、无差拍控制、PI控制、预测电流控制和PR控制。上述控制技术虽然在一定程度上能够满足控制要求，但都存在缺点。传统的单一重复控制动态性能较差；滞环控制会使开关频率不固定，导致不必要的损耗；无差拍控制对参数依赖性较强；PI控制对交流控制信号无法实现无静差控制，对各高次电流谐波缺乏足够的抑制能力；预测电流控制由于采样计算延时总是差一拍控制；PR控制虽然能实现对交流信号的无静差控制，却不能消除直流分量。为此需要考虑联合控制方案，实现取长补短，达到最优控制。
技术实现思路
本专利技术对单相非隔离型光伏并网逆变器提出一种多谐振PR和PI联合并网电流控制方法，可以在实现并网电流与参考电流零误差的同时，既抑制电网电压谐波与畸变对并网电流的影响，又消除并网电流的直流分量，实现非隔离型光伏并网逆变器的高质量控制，以解决现有光伏并网逆变器控制技术的缺陷。一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，其包括以下步骤：S01，在准PR控制器中加入高次谐波补偿环节，构成多谐振PR控制器；S02，将给定并网电流Iref与实际并网电流IL的差值作为多谐振PR控制器的输入，得到多谐振PR控制器的输出；S03，将并网电流直流量参考值IL-dc与并网电流直流量的差值作为PI控制器的输入，得到PI控制器的输出；S04，将S02中多谐振PR控制器的输出与S03中PI控制器的输出相加后作为逆变器开关管开通与关断的控制信号；S05，求取实际并网电流IL的平均值对实际并网电流IL的等效比例增益kIL；S06，将逆变器输出电压与电网电压的差值经过LC滤波电路后得到并网电流IL；S07，得到多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器的传递函数。S01中，多谐振PR控制器的传递函数为：其中：GPR(s)为为多谐振PR控制器的传递函数，s为复频域算子，ω0为电网电压基波频率，ωc为截止频率，kp为比例系数，kr为谐振系数，k为谐波次数。S02中，直流母线电压Ubus与电压基准值Uref的误差经过PI控制器调节得到并网电流的基准幅值Ir，经锁相环控制算法得到电网电压相位正弦值sin(ωt+θ)，sin(ωt+θ)与并网电流的基准幅值Ir相乘得到电流内环参考信号Iref。S03中，PI控制器的传递函数为：其中：s为复频域算子，kp1为比例系数，ki为积分系数。kp＝10，kr＝100，ωc＝4.396。S07中，多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器的传递函数具体如下：式中，IL为实际并网电流，Iref为给定并网电流，L为滤波电感值，K为逆变器的等效比例增益，kIL为并网电流的直流量对实际并网电流IL的等效比例增益。L＝L1+L2，其中L1和L2为并网滤波电感。本专利技术的有益效果：本专利技术提供一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，使用多谐振PR控制算法抑制了电网基波及各次谐波电压对并网电流的影响，消除了并网交流电流的幅值和相位误差，使用PI控制消除了并网电流直流分量，多谐振PR和PI的联合控制可获得高质量的并网电能。附图说明图1为本单相光伏并网发电系统结构示意图；图2为本专利技术的多谐振PR和PI联合控制的光伏并网电流控制框图；图3是取不同ωc时多谐振PR控制器波特图；图4是取不同kp时多谐振PR控制器波特图；图5是取不同kr时多谐振PR控制器波特图；图6是多谐振PR控制器波特图；图7是多谐振PR和PI联合控制算法下输出的电流和电网电压波形图；图8是加入直流偏移量后多谐振PR与PI联合控制算法下输出的电流波形图。图9是加入直流偏移量后多谐振PR与PI联合控制并网电流频谱图；图10是基于多谐振PR和PI联合控制输出的并网电流图；图11是基于多谐振PR和PI联合控制输出的并网电流频谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，本单相光伏并网发电系包括光伏阵列、Boost电路、Heric全桥逆变器、LC滤波器与控制器。C0为升压储能电容器，用于稳定光伏阵列输出电压；Boost升压电路将光伏阵列的电压升高到400V左右；Heric全桥逆变器将400V直流电压逆变为220V交流电压。控制器包括电压外环和并网电流内环，电压外环的作用为：将直流母线电压Ubus与电压基准值Uref的误差经过PI调节得到并网电流的基准幅值Ir，经锁相环控制算法得到电网电压相位正弦值sin(ωt+θ)，sin(ωt+θ)与并网电流的基准幅值Ir相乘得到电流内环参考信号Iref。电流内环的作用为：参考信号Iref与实际并网电流IL的误差经过多谐振PR与PI联合控制器后输出SPWM信号，驱动Heric全桥逆变电路的功率开关管，实现逆变并网过程。电压外环主要实现功率平衡，当光伏电池的输入功率增加时，母线电压会瞬间抬升，电压外环通过增加基准电流的幅值从而实现网侧并入电网功率的增加。电流内环主要实现对参考电流的跟踪控制，使得并网电流可以与电网电压同频同相。附图2是本专利技术的多谐振PR和PI联合控制的光伏并网电流控制框图。Ugrid为电网电压，逆变器输出的并网电流IL为控制对象。步骤一，在准PR控制器中加入高次谐波补偿环节，构成多谐振PR控制器，多谐振PR控制器的传递函数为：其中：GPR(s)为多谐振PR控制器的传递函数，s为复频域算子，ω0为电网电压基波频率，ωc为截止频率，kp为比例系数，kr为谐振系数，k为谐波次数。步骤二，将给定并网电流Iref与实际并网电流IL的差值作为多谐振PR控制器的输入，得到多谐振PR控制器的输出。步骤三，将并网电流直流量参考值IL-dc与并网电流直流量的差值作为PI控制器的输入，得到PI控制器的输出，PI控制器的传递函数为：其中：s为复频域算子，kp1为比例系数，ki为积分系数。步骤四，将步骤二中多谐振PR控制器的输出与步骤三中PI控制器的输出相加后作为逆变器开关管开通与关断的控制信号。步骤五，求取实际并网电流IL的平均值对实际并网电流IL的等效比例增益kIL。步骤六，将逆变器输出电压与电网电压的差值经过LC滤波电路后得到并网电流。步骤七，得到多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器的传递函数，具体如下：式中，IL为实际并网电流，Iref为给定并网电流，L为滤波电感值，L＝L1+L2，其中L1和L2为电感，K为逆变器的等效比例增益，K的大小为直流侧电压同三角载波幅值的比值，kIL为并网电流的直流量对实际并网电流IL的等效比例增益。在本实施例中，并网电流内环的结构已经确定，仅需对电流控制内环中的传递函数进行确定，即可实现其功能。下面详细说明如何确定多谐振PR控制器和PI控制器传递函数的各个参数。(1)多谐振PR控制器参数确定在多谐振PR控制器的传递函数的参数中，k是要补偿的谐波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S01，在准PR控制器中加入高次谐波补偿环节，构成多谐振PR控制器；S02，将给定并网电流Iref与实际并网电流IL的差值作为多谐振PR控制器的输入，得到多谐振PR控制器的输出；S03，将并网电流直流量参考值IL‑dc与并网电流直流量的差值作为PI控制器的输入，得到PI控制器的输出；S04，将S02中多谐振PR控制器的输出与S03中PI控制器的输出相加后作为逆变器开关管开通与关断的控制信号；S05，求取实际并网电流IL的平均值对实际并网电流IL的等效比例增益kIL；S06，将逆变器输出电压与电网电压的差值经过LC滤波电路后得到并网电流IL；S07，得到多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器的传递函数。

【技术特征摘要】
1.一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，其特征在于：包括以下步骤：S01，在准PR控制器中加入高次谐波补偿环节，构成多谐振PR控制器；S02，将给定并网电流Iref与实际并网电流IL的差值作为多谐振PR控制器的输入，得到多谐振PR控制器的输出；S03，将并网电流直流量参考值IL-dc与并网电流直流量的差值作为PI控制器的输入，得到PI控制器的输出；S04，将S02中多谐振PR控制器的输出与S03中PI控制器的输出相加后作为逆变器开关管开通与关断的控制信号；S05，求取实际并网电流IL的平均值对实际并网电流IL的等效比例增益kIL；S06，将逆变器输出电压与电网电压的差值经过LC滤波电路后得到并网电流IL；S07，得到多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器的传递函数。2.根据权利要求1所述的一种多谐振PR和PI联合控制的光伏并网逆变器控制方法，其特征在于：S01中，多谐振PR控制器的传递函数为：其中：GPR(s)为多谐振PR控制器的传递函数，s为复频域算子，ω0为电网电压基波频率，ωc为截止频率，kp为比例系数，kr为谐振系数，k为谐波次数。3.根据权利要求1所述的一种多谐振PR和PI联合控制的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰红，蒋根才，王秀琳，李德正，
申请(专利权)人：盐城正邦环保科技有限公司，盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32