一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统技术方案

本发明专利技术属于光伏并网逆变器控制技术领域，具体涉及一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，包括光伏阵列模块、DC/DC模块、逆变全桥模块、滤波切换电路模块、采样模块、DSP控制器模块和工频隔离变压器模块。本发明专利技术的优点在于逆变全桥模块采用双闭环控制策略，直流母线电压控制外环和并网电流控制内环采用比列积分谐振(PIR)控制器，逆变全桥电路采用SVPWM调制技术，采用DC/DC模块来实现光伏并网逆变系统的最大功率点跟踪(MPPT)，采用工频隔离变压器隔离直流电流分量，减小并网逆变系统对电网用电设备的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统
本专利技术属于光伏并网逆变器控制
，具体涉及一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统。
技术介绍
在能源日益紧缺和环境严重污染的今天，太阳能的利用备受重视，光伏并网发电因此得到了前所未有的发展。并网逆变器(包括Boost升压电路、逆变全桥电路、DSP控制器和采样电路)作为光伏发电系统与电网的接口设备，是光伏发电系统最为关键的部件，其控制技术成为当今研究的热点之一。目前，光伏并网逆变器广泛采用的是SPWM逆变技术。 此方案虽然能够满足太阳能回馈到电网的要求，但由于此技术使用了同步、锁相环(PLL)、 SPWM脉冲发生器、低通滤波等诸多模拟环节，使得并网逆变器的控制繁琐，动静态特性较差。这是因为SPWM调制技术主要是靠硬件模拟电路来实现的，而SVPWM调制技术适用于数字化控制系统；同时，由于光伏并网逆变器受到多种非线性因素的影响，如光伏并网逆变器本身的数学模型非线性影响，以及并网逆变器调制时受死区的影响等，直流母线电压含有二次谐波，且输出的并网电流波形畸变较为严重。为了使并网逆变器具有良好的动、静态性能，并且能够输出高质量的电流以降低对电网的影响，现需要设计一套关于光伏并网逆变器的有效优化控制方案成为当今光伏发电行业的迫切需求。现有技术对并网系统中二次谐波问题提出了相应的改进，如申请号为 CN200810102070. 2，申请日为2008_3_17，名称为“两级并网系统消除中间直流侧二次脉动干扰的方法”的专利技术，其技术方案为本专利技术提供一种两级并网系统消除中间直流侧二次脉动干扰的方法，通过在前级的DC/DC环节加入的二次谐波补偿模块对中间直流环节的二次谐波脉动加以反补偿，消除二次脉动干扰，稳定中间直流电压。但是，上述专利中二次脉动干扰的反馈是通过滤波、计算、采样的方式得到的，而滤波、计算环节带来的繁琐计算和延迟则会影响整个系统的控制精度与动态响应速度，使得消除二次脉动干扰的效果无法达到预期。
技术实现思路
为了克服上述并网逆变器存在的问题，现在特别提出一种能通过双闭环并网控制策略来实现逆变器单位功率因数运行和输出电流完全正弦的目标的光伏并网逆变器。为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案如下一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于包括光伏阵列模块、 DC/DC模块、逆变全桥模块、滤波切换电路模块、采样模块、DSP控制器模块和工频隔离变压器模块；所述光伏阵列模块与DC/DC模块连通，DC/DC模块与逆变全桥模块连通，逆变全桥模块与滤波切换电路模块连通，滤波切换电路模块与工频隔离变压器模块连通，DC/DC模块与工频隔离变压器模块通过采样模块与DSP控制器模块连通，DSP控制器模块分别与逆变全桥模块和DC/DC模块连通；光伏阵列模块将采集到的太阳能转换成直流电能；基于采样模块采集光伏阵列的电压、电流信号；DSP控制器计算出DC/DC模块的控制信号，将光伏阵列输出的直流电能变换为直流电压源，并实现光伏阵列的最大功率点跟踪(MPPT);基于采样模块从工频隔离变压器所采集到的并网电压、并网电流信号，DSP控制器计算出逆变全桥模块的控制信号来驱动逆变全桥模块运行；滤波切换电路将逆变全桥模块输出的高频SVPWM波经滤波后的正弦基波提供给本地负载，实现独立运行模式，或者经过工频隔离变压器将电能馈入电网，实现并网运行模式。所述逆变全桥模块为IGBT模±夹，所述逆变全桥模块采用基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的调制算法，生成逆变全桥模块的运行开关信号^ 足，驱动逆变全桥模块并网运行。所述DSP控制器模块为TMS320F28335芯片，实现光伏并网逆变系统的运行模式选择、SVPWM波的产生、并网控制算法的实现、检测参数的处理和保护。所述DC/DC模块包括一种闭环数字PI控制器，PI控制器的参考值为最大功率跟踪(MPPT)算法所计算出的直流母线电压值，PI控制器的直流母线电压反馈值作为下一级逆变全桥电路的直流母线电压控制外环的参考值。所述光伏并网逆变系统使用一种新型并网控制算法，所述算法为双闭环控制算法，所述算法由DSP控制器模块实现，用于控制逆变全桥模块，所述算法包括直流母线电压控制外环和并网电流控制内环，直流母线电压外环采用比例积分谐振(PIR)控制器，直流母线电压的给定值与反馈值的偏差经PIR控制器后作为d轴电流控制内环的参考值，其中直流母线电压谐振控制器的输出部分作为d轴电流二次谐波的参考值，相应的q轴电流控制内环的参考值为d轴电流二次谐波的参考值延迟90度后再反相，电流控制内环同样采用比例积分谐振(PIR)控制器来计算相应的控制电压，内环的方法与外环相同。所述直流母线电压控制外环的原理为保证在三相静止坐标系下，三相正序输出电流不发生畸变现象；在三相电网电压不平衡下，若谐振系数为0，则三相电流平衡，但直流母线电压存在二次谐波，若谐振系数足够大，则直流母线电压中的二次谐波将被抑制，且三相并网电流不平衡度较小。并网电流控制内环的原理为在d-q坐标系下，PI控制器控制并网电流的正序分量，谐振调节器则对频率为IOOHz的2倍频负序电流分量进行放大增益，而对IOOHz以外的频率成分进行抑制，从而来对并网电流的负序分量进行调节。所述比例积分谐振(PIR)控制器的传递函数为权利要求1.一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于包括光伏阵列模块、DC/DC模块、逆变全桥模块、滤波切换电路模块、采样模块、DSP控制器模块和工频隔离变压器模块； 所述光伏阵列模块与DC/DC模块连通，DC/DC模块与逆变全桥模块连通，逆变全桥模块与滤波切换电路模块连通，滤波切换电路模块与工频隔离变压器模块连通，DC/DC模块与工频隔离变压器模块通过采样模块与DSP控制器模块连通，DSP控制器模块分别与逆变全桥模块和DC/DC模块连通； 光伏阵列模块将采集到的太阳能转换成直流电能；基于采样模块采集光伏阵列的电压、电流信号；DSP控制器计算出DC/DC模块的控制信号，将光伏阵列输出的直流电能变换为直流电压源，并实现光伏阵列的最大功率点跟踪；基于采样模块从工频隔离变压器所采集到的并网电压、并网电流信号，DSP控制器计算出逆变全桥模块的控制信号来驱动逆变全桥模块运行；滤波切换电路将逆变全桥模块输出的高频SVPWM波经滤波后的正弦基波提供给本地负载，实现独立运行模式，或者经过工频隔离变压器将电能馈入电网，实现并网运行模式。2.根据权利要求I所述的一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于所述逆变全桥模块为IGBT模块，所述逆变全桥模块采用基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的调制算法，生成逆变全桥模块的运行开关信号^ ^ A,驱动逆变全桥模块并网运行。3.根据权利要求I所述的一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于所述DSP控制器模块为TMS320F28335芯片，实现光伏并网逆变系统的运行模式选择、SVPWM波的产生、并网控制算法的实现、检测参数的处理和保护。4.根据权利要求I所述的一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于所述DC/DC模块包括一种闭环数字PI控制器，PI控制器的参考值为最大功率跟踪(MPPT)算法所计算出的直流母线电压值，PI控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于新型并网控制算法的光伏并网逆变系统，其特征在于：包括光伏阵列模块、DC/DC模块、逆变全桥模块、滤波切换电路模块、采样模块、DSP控制器模块和工频隔离变压器模块；所述光伏阵列模块与DC/DC模块连通，DC/DC模块与逆变全桥模块连通，逆变全桥模块与滤波切换电路模块连通，滤波切换电路模块与工频隔离变压器模块连通，DC/DC模块与工频隔离变压器模块通过采样模块与DSP控制器模块连通，DSP控制器模块分别与逆变全桥模块和DC/DC模块连通；光伏阵列模块将采集到的太阳能转换成直流电能；基于采样模块采集光伏阵列的电压、电流信号；DSP控制器计算出DC/DC模块的控制信号，将光伏阵列输出的直流电能变换为直流电压源，并实现光伏阵列的最大功率点跟踪；基于采样模块从工频隔离变压器所采集到的并网电压、并网电流信号，DSP控制器计算出逆变全桥模块的控制信号来驱动逆变全桥模块运行；滤波切换电路将逆变全桥模块输出的高频SVPWM波经滤波后的正弦基波提供给本地负载，实现独立运行模式，或者经过工频隔离变压器将电能馈入电网，实现并网运行模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李华银，赵昕，彭涛，闵泽生，陈建国，蒋弛雷，杜睿，徐其惠，石方舟，徐纯科，陈明，田绍据，
申请(专利权)人：四川东方电气自动控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：