一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法技术

本发明专利技术提供一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法，包括以下步骤：步骤1、设计出合理的双极光伏并网系统的拓扑结构；步骤2、确定正常条件下的控制策略；步骤3、确定不平衡条件下的控制策略；在步骤1中采用串型逆变器的拓扑结构，拓扑结构包括太阳能变换器、升压变换器、直流/交流变换器和LCL滤波器；太阳能变换器的输出电压会随着温度和日照强度的不同而波动，将升压变换器的输出电压控制在适当水平，然后将直流电压转换为交流电压，再通过LCL滤波器滤除电流中的谐波并接入电网，满足并网运行的要求。在电压平衡和电压不平衡的情况下，分析了不同的控制策略对配电网系统的影响，均能在不平衡情况下保持较好的电能质量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法


[0001]本专利技术涉及在不平衡电压下的光伏变换器控制系统
，尤其是指一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法。

技术介绍

[0002]随着工业技术和生产能力的进步，为了能够满足客户的需求，光伏能源越来越多的采用并网方式。但是，单相住宅光伏逆变器和单相住宅负载的大量存在，会导致配电网电压严重不平衡。由于电压不平衡会产生负序分量，干扰传统的三相系统控制方案，造成电流畸变，这会给系统的可靠性和电能质量带来极大的挑战。为了使光伏逆变器在不平衡电压下具有良好电能质量，本专利技术采用双矢量电流控制器、直流母线电压控制器，这是解决这一问题的重要研究方向。
[0003]本专利技术采用典型的商用三相双级光伏逆变器拓扑结构来研究，该拓扑结构分为两个阶段。光伏阵列的网格接口可采用单级或双级转换方案，而对于输出功率小的光伏阵列，通常采用双级并网拓扑结构。在正常情况下，为了提高经济效益，实现光伏阵列的高效利用，光伏并网变流器普遍采用最大功率点跟踪技术。最大功率点跟踪可以跟踪光伏阵列的最大功率点，该功率点取决于面板的温度和光照强度，从而使光伏阵列在最大功率点上运行。在二级转换方案中，第一级提升太阳能变换器输出电压并执行最大功率跟踪控制，第二阶段实现直流/交流转换。
[0004]如前所述，电网电压不平衡会使输出电流失真，影响变换器的运行。因此，研究逆变器在不平衡电压下的运行时，提高输出电能质量是非常重要的。本专利技术采用矢量电流控制器方案来提高电能质量，该方案包含两个比例积分控制器，一个比例积分控制器在正同步结构用于调节正序电流，另一个比例积分控制器在负同步结构用于调节负序电流。通过采用两个比例谐振控制器代替四个常规比例积分控制器，以减少不平衡条件下的功率纹波。
[0005]最大功率点跟踪技术是目前光伏并网变流器中普遍采用的技术。在光伏系统中一般要求太阳电池始终输出最大功率，系统要能跟踪太阳电池输出的最大功率点。所谓最大功率点跟踪，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值,使系统以最高的效率对蓄电池充电。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术的问题提供一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、设计出合理的双极光伏并网系统的拓扑结构；
[0010]步骤2、确定正常条件下的控制策略；
[0011]步骤3、确定不平衡条件下的控制策略；
[0012]所述步骤1的具体实现方法为：
[0013]在步骤1中采用串型逆变器的拓扑结构，拓扑结构包括太阳能变换器、升压变换器、直流/交流变换器和LCL滤波器；太阳能变换器的输出电压会随着温度和日照强度的不同而波动，将升压变换器的输出电压控制在适当水平，然后将直流电压转换为交流电压，再通过LCL滤波器滤除电流中的谐波并接入电网，满足并网运行的要求。
[0014]进一步的，所述步骤2的具体实现方法为：所述直流/交流变换器采用双环控制，包括内电流控制环和外电压控制环；所述电压控制环为电流环产生参考电流信号，而内环采用锁相环算法使电流相位等于电网电压的相位，电流控制回路用来调节注入电网的电能质量。
[0015]进一步的，所述步骤3的具体实现方法为：在不平衡条件下，第一阶段的直流母线电压由比例积分谐振控制器控制；然后分别分析顺序分离方法、电流参考计算、双矢量电流控制器和直流母线电压控制策略对配电网系统的影响。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术提供的一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法，本专利技术设计合理，采用的串型逆变器拓扑结构，在电压平衡和电压不平衡的情况下，分析了不同的控制策略对配电网系统的影响，均能在不平衡情况下保持较好的电能质量。
附图说明
[0018]图1为三相双级光伏变换器示意图。
[0019]图2为双级光伏逆变器系统正常状态下的控制图。
[0020]图3为不平衡条件下的双级光伏变换器系统控制图。
[0021]图4为二阶广义积分器的结构图。
[0022]图5为基于二阶广义积分器的正负序电压分离示意图。
[0023]图6为光伏系统的输出功率图。
[0024]图7为升压变换器输出直流环节电压图。
[0025]图8为电网电力系统有功功率图。
[0026]图9为电网电力系统无功功率图。
[0027]图10为在正常情况下的输出电流图。
[0028]图11为不平衡状态下光伏系统输出功率图。
[0029]图12采用传统比例积分控制器时，不平衡条件下升压变换器输出的直流母线电压图。
[0030]图13为在不平衡条件下升压变换器输出直流母线电压图。
[0031]图14为传统控制方案在不平衡条件下的输出电流图。
[0032]图15在不平衡电压下的输出电流图。
具体实施方式
[0033]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。
[0034]本专利技术提供的一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法，包括以下步骤：
[0035]步骤1、设计出合理的双极光伏并网系统的拓扑结构；
[0036]步骤2、确定正常条件下的控制策略；
[0037]步骤3、确定不平衡条件下的控制策略；
[0038]所述步骤1的具体实现方法为：
[0039]在步骤1中采用串型逆变器的拓扑结构，拓扑结构包括太阳能变换器、升压变换器、直流/交流变换器和LCL滤波器；太阳能变换器的输出电压会随着温度和日照强度的不同而波动，将升压变换器的输出电压控制在适当水平，然后将直流电压转换为交流电压，再通过LCL滤波器滤除电流中的谐波并接入电网，满足并网运行的要求。如图1所示，C
f
为光伏阵列的输出滤波器，C
dc
是一种中间直流母线电容，它可以稳定直流母线电压。L1、C1、L2组成输出滤波器，可以滤除输出电流的高次谐波。在不平衡条件下，第一阶段控制直流链路电压，在第二阶段仅控制输出电流，电流基准是根据不平衡条件下的无功注入要求计算的。
[0040]进一步的，所述步骤2的具体实现方法为：所述直流/交流变换器采用双环控制，包括内电流控制环和外电压控制环；所述电压控制环为电流环产生参考电流信号，而内环采用锁相环算法使电流相位等于电网电压的相位，电流控制回路用来调节注入电网的电能质量。
[0041]如图2并网双级光伏逆变器系统控制框图所示，最大功率点跟踪技术可以根据光伏阵列的电流和电压控制占空比，直流/交流变换器采用双环控制，包括内电流控制环和外电压控制环。当电容C
dc
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在不平衡条件下提高光伏变换器电能质量的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、设计出合理的双极光伏并网系统的拓扑结构；步骤2、确定正常条件下的控制策略；步骤3、确定不平衡条件下的控制策略；所述步骤1的具体实现方法为：在步骤1中采用串型逆变器的拓扑结构，拓扑结构包括太阳能变换器、升压变换器、直流/交流变换器和LCL滤波器；太阳能变换器的输出电压会随着温度和日照强度的不同而波动，将升压变换器的输出电压控制在适当水平，然后将直流电压转换为交流电压，再通过LCL滤波器滤除电流中的谐波并接入电网，满足并网运行的要求。2.根据权利1所述的一种在不平衡条...

【专利技术属性】
技术研发人员：嵇世卿，汪洁，何晋伟，蔡茂城，李伟蓝，李纪昆，
申请(专利权)人：深圳市宝安任达电器实业有限公司，
类型：发明
国别省市：