一种单相并网逆变器控制方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种单相并网逆变器控制方法、系统、设备及介质，本发明专利技术实施例可以在静止参考系中实现单相并网逆变器的有功和无功的解耦控制。通过使用基于混合调制的电流滞环方案以及多个并联的比例谐振控制器，可以改进输出低频失真的问题，并具有内置软开关特性，且针对LCL结构，内嵌了一个有源阻尼环路。在失真的电网条件下具有良好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种单相并网逆变器控制方法、系统、设备及介质
本专利技术实施例涉及电力电子变流
，具体涉及一种单相并网逆变器控制方法、系统、设备及介质。
技术介绍
一般的，单相并网逆变器的有功和无功功率的控制调节是基于pq理论在同步参考系中实现的，并且需要通过锁相环(PLL)模块获取电网相位角信息。这使设计变得复杂，锁相环的设计往往在抗干扰能力和瞬态性能之间进行权衡，如果设计不当，可能会降低系统稳定性。尤其是在电网存在畸变的情况下。因此，如果能在静止参考系中设计，将具有容易设计和实现的优势。另有直接功率控制的策略，这种方法的功率回路结构简单，但通常具有跟踪误差高，缺乏固有电流限制和噪声衰减功能的缺点。这与下垂控制相同，下垂控制也是此类应用的另一种流行方法。得益于宽的滞环带宽，双极性电流滞环控制可以实现固有的快速动态响应和鲁棒的电流调节。为了在不增加输出电感的情况下进一步降低开关损耗，单极性的电流滞环控制将被考虑，可以将功率器件的等效开关频率减半来降低开关损耗，但是，它会受到电网电流中的过零失真和低频谐波的影响，这会降低输出功率质量。此外，单极性调制中的电网电流的过零失真可能是由于数字控制器的采样间隔或输出电感电流的斜率与零交叉点附近的参考电流相比更小。需要指出的是，与双极性调制相比，就平均电流分析而言，单极性调制的采样间隔会导致过零失真。Wu等人提出了一种在线超前相位角补偿方法来抑制由于较小斜率引起的失真。与传统的电流滞环控制不同，要实现软开关，应使用宽的滞环带和低输出电感。Gunter和Fuchs提出了一种通过线性化公差带极限来大幅减少偏差的开关时间预测。Kazmierkowski和Davoodnezhad等还介绍了一种预测控制，以计算每个开关周期的占空比，并将输出电感器电流限制在滞环带内。尽管上述预测算法可以通过精确控制开关状态来最小化低频谐波，但不断增加的信号处理要求和控制复杂性无疑会给数字控制器带来负担。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供了一种单相并网逆变器控制方法、系统、设备及介质，以解决目前单相并网逆变器的功率控制技术设计复杂、稳定性差的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种单相并网逆变器控制方法，所述方法包括：采样得到所述单相并网逆变器输出侧的并网电流Ig和电网电压Vg；在静止坐标系下，利用所述并网电流Ig和所述电网电压Vg，基于瞬时功率理论，通过功率解耦处理获得电网电流参考值Iref；将所述电网电流参考值Iref与所述并网电流Ig比较，所得第一误差量经多PR控制器处理产生电网电流校正量Ierr；将所述电网电流校正量Ierr与输出侧电容电流IC计算差值得到最终的电流滞环参考值Ihys_ref；根据所述电流滞环参考值Ihys_ref，利用给定的电流滞环带定义，获取通过输出侧第一电感L1的第一电感电流IL1的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower；利用由所述电流滞环参考值Ihys_ref的幅值决定的混合调制边界条件确定开关切换方式为单极性调制或双极性调制；在单极性调制或双极性调制下，将当前时刻所述第一电感电流IL1的检测值与对应的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower相对比，确定下一时刻所述第一电感L1的控制状态为充电控制状态或放电控制状态；及在充电控制状态或放电控制状态下，根据所述电流滞环参考值Ihys_ref与0的比对取值范围，产生下一时刻开关控制状态信号。进一步地，所述通过功率解耦处理获得电网电流参考值Iref，包括：利用所述并网电流Ig通过第一二阶通用积分器处理产生两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β，以及利用所述电网电压Vg通过第二二阶通用积分器处理产生两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β；利用所述两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β以及所述两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β通过瞬时功率计算模型获得瞬时有功功率Pout和瞬时无功功率Qout；将所述瞬时有功功率Pout与预先给定的第一参考值P'ref作比较，所得第二误差量经过第一PI调节器处理获得第一控制值Ip，以及将所述瞬时无功功率Qout与预先给定的第二参考值Q'ref作比较，所得第三误差量经过第二PI调节器处理获得第二控制值Iq；根据所述第一控制值Ip和所述第二控制值Iq分别与来自所述第二二阶通用积分器的两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β相乘，获得包含当前参考值的角度和幅度信息的第一控制向量I'p和第二控制向量I'q；根据所述第一控制向量I'p和所述第二控制向量I'q计算获得电网电流参考值Iref。进一步地，所述第一二阶通用积分器获取两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β的计算公式如下：Ig-α＝Imsin(ω1t-Φ)Ig-β＝-Imcos(ω1t-Φ)其中，Im为并网电流Ig的瞬时幅值，ω1为并网电流Ig的角频率，t为瞬时时刻值，Φ为并网电流Ig的初始时刻对应的相角；所述第二二阶通用积分器获取两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β的计算公式如下：Vg-α＝Vmsin(ω2t)Vg-β＝-Vmcos(ω2t)其中，Vm为电网电压Vg的瞬时幅值，ω2为电网电压Vg的角频率，t为瞬时时刻值。进一步地，所述瞬时功率计算模型获得瞬时有功功率Pout和瞬时无功功率Qout的计算公式如下：其中，x为瞬时功率计算模型的输出结果。进一步地，所述电网电流参考值Iref的计算公式如下：其中，Vg为电网电压。进一步地，所述第一电感电流IL1的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower的表达式分别如下：其中，IL1_upper(t)为t时刻的电感电流IL1的上边界，IL1_lower(t)为t时刻电感电流IL1的下边界，Ihys_ref(t)为t时刻的电流滞环参考值，Ihb为预设定的滞环边界偏置值，I1为预先设定的第一幅值参考值。进一步地，所述混合调制边界条件的表达式如下：其中，Ihys_ref(t)为t时刻的电流滞环参考值，I2为预先设定的第二幅值参考值。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种单相并网逆变器控制系统，所述系统包括：检测模块，用于采样得到所述单相并网逆变器输出侧的并网电流Ig和电网电压Vg；功率外环解耦控制模块，用于在静止坐标系下，利用所述并网电流Ig和所述电网电压Vg，基于瞬时功率理论，通过功率解耦处理获得电网电流参考值Iref；电流内环控制模块，用于将所述电网电流参考值Iref与所述并网电流Ig比较，所得第一误差量经多PR控制器处理产生电网电流校正量Ierr；将所述电网电流校正量Ierr与输出侧电容电流IC计算差值得到最终的电流滞环参考值Ihys_ref；及混合调制及电流滞环控制模块，用于根据所述电流滞环参考值Ihys_ref，利用给定的电流滞环带定义，获取通过输出侧第一电感L1的第一电感电流IL1的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相并网逆变器控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n采样得到单相并网逆变器输出侧的并网电流I

【技术特征摘要】
1.一种单相并网逆变器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
采样得到单相并网逆变器输出侧的并网电流Ig和电网电压Vg；
在静止坐标系下，利用所述并网电流Ig和所述电网电压Vg，基于瞬时功率理论，通过功率解耦处理获得电网电流参考值Iref；
将所述电网电流参考值Iref与所述并网电流Ig比较，所得第一误差量经多PR控制器处理产生电网电流校正量Ierr；
将所述电网电流校正量Ierr与输出侧电容电流IC计算差值得到最终的电流滞环参考值Ihys_ref；
根据所述电流滞环参考值Ihys_ref，利用给定的电流滞环带定义，获取通过输出侧第一电感L1的第一电感电流IL1的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower；
利用由所述电流滞环参考值Ihys_ref的幅值决定的混合调制边界条件确定开关切换方式为单极性调制或双极性调制；
在单极性调制或双极性调制下，将当前时刻所述第一电感电流IL1的检测值与对应的上边界IL1_upper和下边界IL1_lower相对比，确定下一时刻所述第一电感L1的控制状态为充电控制状态或放电控制状态；及
在充电控制状态或放电控制状态下，根据所述电流滞环参考值Ihys_ref与0的比对取值范围，产生下一时刻开关控制状态信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过功率解耦处理获得电网电流参考值Iref，包括：
利用所述并网电流Ig通过第一二阶通用积分器处理产生两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β，以及利用所述电网电压Vg通过第二二阶通用积分器处理产生两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β；
利用所述两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β以及所述两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β通过瞬时功率计算模型获得瞬时有功功率Pout和瞬时无功功率Qout；
将所述瞬时有功功率Pout与预先给定的第一参考值P'ref作比较，所得第二误差量经过第一PI调节器处理获得第一控制值Ip，以及将所述瞬时无功功率Qout与预先给定的第二参考值Q'ref作比较，所得第三误差量经过第二PI调节器处理获得第二控制值Iq；
根据所述第一控制值Ip和所述第二控制值Iq分别与来自所述第二二阶通用积分器的两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β相乘，获得包含当前参考值的角度和幅度信息的第一控制向量I'p和第二控制向量I'q；
根据所述第一控制向量I'p和所述第二控制向量I'q计算获得电网电流参考值Iref。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一二阶通用积分器获取两个并网电流正交向量Ig-α和Ig-β的计算公式如下：
Ig-α＝Imsin(ω1t-Φ)
Ig-β＝-Imcos(ω1t-Φ)
其中，Im为并网电流Ig的瞬时幅值，ω1为并网电流Ig的角频率，t为瞬时时刻值，Φ为并网电流Ig的初始时刻对应的相角；
所述第二二阶通用积分器获取两个电网电压正交向量Vg-α和Vg-β的计算公式如下：
Vg-α＝Vmsin(ω2t)
Vg-β＝-Vmcos(ω2t)
其中，Vm为电网电压Vg的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，刘钰鹏，刘钰山，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11