一种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器，该逆变器是基于NPC拓扑结构下的，系统由LC滤波器模块、Clark/Park变换模块、d轴电流调节器、q轴电流调节器、复合控制器、Clark/Park逆变换模块、SVPWM空间矢量模块组成；其中，复合控制器由PI控制器和重复控制器并联构成。由于需要系统并网，因此q轴电流调节器的参考信号为零。相比现有技术，本发明专利技术能够实现逆变器单位功率因素并网运行，同时可以有效抑制光伏系统中的周期性干扰，提高系统稳定性、可靠性。

【技术实现步骤摘要】
—种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器
本专利技术属于电力电子运用领域，涉及一种逆变器，尤其涉及一种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器。
技术介绍
随着社会的发展，科技的进步，人类所消耗的资源越来越多，全球能源危机和环境污染问题日益严重。太阳能以清洁、实用、易于大规模开发利用等优点越来越受到大家重视。在光伏系统中，逆变器是决定输出波形质量的关键因素，而三电平二极管钳位式(Neutral Point Clamped, NPC)逆变器相对于两电平逆变器具有开关频率高、器件承受电压低、输出电压波形好、输出谐波小等优点。本专利技术提出的基于重复控制的并网逆变器主要是基于三电平NPC拓扑结构进行拓展；而控制策略是逆变器最核心的技术。传统的PI控制虽然能够提高系统的响应速度，在一定程度上保证输出电流的稳定；但由于光伏系统易受死区效应、非线性负载等周期性扰动的影响，导致系统输出电流波形质量较差。
技术实现思路
由于上述原因，降低了逆变器输出波形的质量，所以本专利技术提出一种基于重复控制的三相NPC并网逆变器。本专利技术提出的逆变器相比于传统仅采用PI控制的逆变器具有更加好的稳定性，输出波形质量更高。本专利技术采用以下技术方案: 一种基于重复控制的三相NPC并网逆变器，用于光伏系统。逆变器控制电路包括Clark/Park变换、复合控制器、解耦模块、前馈模块、Clark/Park逆变换、PLL锁相模块和SVPWM空间矢量调制模块，其中，复合控制器由PI控制器和重复控制器并联构成。并网逆变器运行时，采样三相电网的电压通过PLL锁相模块进行锁相，获得电压相位和频率信号作为并网电流的相位和频率给定；同时采样三相电网的电流，通过Clark/Park变换得到d轴和q轴电流，与给定的并网电流基准i/，i/经过复合控制器做复合调节，调节后的结果经过解耦模块和前馈模块，再通过Clark/Park逆变换和SVPWM空间矢量调制模块得到占空比信号驱动三相NPC逆变器，三相NPC逆变器的输出经过滤波器与三相电网相连。在逆变器整个运行过程中，基于内模原理的重复控制技术可以有效地抑制周期性干扰。本专利技术的有益效果是: 通过仿真发现，仅使用PI控制，并网电流谐波较大，总谐波畸变率大于5%，效果较差；仅使用重复控制时，若干扰为非周期性，反而会使得谐波变大；当使用PI和重复控制的复合控制方法时，并网电流谐波小，总谐波畸变率小于3%，从并网效果来看，逆变器功率因数为96.5%,电能质量完全符合国家并网要求标准。综合上述，本专利技术提出的一种基于重复控制的NPC并网逆变器与传统仅采用PI控制的并网逆变器相比，系统更稳定，波形质量更高。【附图说明】图1本专利技术提出的基于重复控制的三相NPC并网逆变器的系统原理图； 图2本专利技术提出的三电平NPC拓扑结构； 图3本专利技术提出的重复控制器原理图； 图4本专利技术提出的复合控制结构图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明: 为了解决传统并网逆变器输出波形质量不高，稳定性不好的问题，本专利技术提出了一种基于重复控制的三相NPC并网逆变 器，整个系统原理如图1所示，在图1中，并网逆变器运行时，采样三相电网的电压通过PLL锁相模块进行锁相，获得电压相位和频率信号作为并网电流的相位和频率给定；同时采样三相电网的电流，通过Clark/Park变换得到d轴和q轴电流，与给定的并网电流基准i/，i/经过复合控制器做复合调节，调节后的结果经过解耦模块和前馈模块，再通过Clark/Park逆变换和SVPWM空间矢量调制模块得到占空比信号驱动三相NPC逆变器，三相NPC逆变器的输出经过滤波器与三相电网相连。本专利技术的主电路拓扑结构如图2所示。在图2中共有12个IGBT开关管，分别组成三相桥臂，逆变器输出经LC滤波后与电网相连。如图3所示是重复控制器的原理图，图中，r为正弦参考信号，y为逆变器输出电压，e为误差信号，d为等效的周期性扰动，P(z)为控制对象。重复控制器由内模，补偿器C(z)组成，N为一个基波周期的采样次数，图中方框部分为重复信号发生器内模。理想重复控制器Q(z)=l，当扰动的角频率是输入信号角频率的整数倍，即《d=n?r时，可以得到z_N=l。因此，理想的重复控制器可以消除任意次谐波，可对小于采样频率的1/2的任意次谐波进行无差跟踪。图4是本专利技术提出的重复控制器原理图，在图4中，PI调节器与重复控制器并联，重复控制器的加入对PI调节器的参数没有影响，重复控制可以有效抑制周期性干扰，但由于重复控制器存在延迟环节，导致动态响应慢；而？1控制动态响应快，但不能很好地控制输出波形稳定度；因此将两者结合的复合控制方法不仅动态响应快，而且使得输出波形质量提闻。通过仿真发现:并网电流谐波小，总谐波畸变率小于3%，从并网效果来看，逆变器功率因数96.5%，电能质量完全符合国家并网要求标准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器，包括三相NPC逆变器10、滤波器11、逆变器控制模块和三相电网12，其特征在于：所述逆变器控制模块包括Clark/Park变换1、复合控制器2、解耦模块3、前馈模块?4、Clark/Park逆变换5、PLL锁相模块6和SVPWM空间矢量调制模块7；所述复合控制器2由PI控制器8和重复控制器9并联构成；并网逆变器运行时，采样三相电网12的电压通过PLL锁相模块6进行锁相，获得电压相位和频率信号作为并网电流的相位和频率给定；同时采样三相电网12的电流，通过Clark/Park变换1得到d轴和q轴电流，与给定的并网电流基准id*，iq*经过复合控制器2做复合调节，调节后的结果经过解耦模块3和前馈模块4，再通过Clark/Park逆变换5和SVPWM空间矢量调制模块7得到占空比信号驱动三相NPC逆变器10，三相NPC逆变器10的输出经过滤波器11与三相电网12相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于重复控制的三相NPC光伏并网逆变器，包括三相NPC逆变器10、滤波器11、逆变器控制模块和三相电网12，其特征在于:所述逆变器控制模块包括Clark/Park变换1、复合控制器2、解耦模块3、前馈模块4、Clark/Park逆变换5、PLL锁相模块6和SVPWM空间矢量调制模块7 ;所述复合控制器2由PI控制器8和重复控制器9并联构成；并网逆变器运行时，采样三相电网12的电压通过PLL锁相模块6进行锁相，获得电压相位和频率信号作为并网电流的相位和频率给定；同时采样三相电网12的电流，通过Clark/Park变换I得到d轴和q...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宏，蒋超，许象明，蒋丽琴，徐星亮，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：