[发明专利]逆变器电压前馈直流分量的抑制方法及逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器电压前馈直流分量的抑制方法，还涉及一种消除逆变器输出的直流分量的逆变器的控制方法。

背景技术

目前光伏并网逆变器通常采用的控制方式是电流内环加电网电压前馈的方式，电网电压前馈控制指令的获得方式如下：先检测三相电网电压信号，再通过d-q坐标变换将3相电网电压信号转换成旋转坐标系下的2相信号作为电网电压前馈控制指令，来增强逆变器的抗电网电压扰动能力。但在光伏并网逆变器实际运行过程中，由于电网电压不对称、检测电路的运算放大器和检测元件的零点漂移等因素的影响，电网电压前馈控制指令中不可避免地含有直流分量，逆变器将输出直流分量。在逆变器含有工频变压器并网的情况下，有直流分量存在时，变压器工作磁感应强度范围会发生变化，直流偏磁会使变压器励磁电流发生严重畸变，而畸变的励磁电流最终会反映到逆变器输出电流上，不仅影响输出电流质量，而且过大的输出电流会损坏功率开关管，因此需要消除逆变器输出的直流分量。

目前抑制电网电压前馈控制指令含有的直流分量主要方法有：

另外设计检测逆变器电感输出电流直流分量的电路，通过软件改变功率开关管的调制方式来抑制直流分量；

在逆变器正式工作前，检测电网电压信号的直流分量（其中包括电网本身的和检测环节耦合的直流分量），将检测结果存储在数字处理器中。当逆变器工作时，数字处理器把当前的采样结果减去上述的直流分量，该方法是一种静态消除直流分量的方法；

利用软件对一个工频周期的电网电压采样信号进行平均值滤波得到直流分量，然后将当前的采样值减去直流分量得到不含直流分量的前馈控制指令；

设计数字低通滤波器，利用数字处理器在软件算法上实现滤除d-q坐标变换的结果中的直流以外分量，得到仅含有电网电压基波正序分量坐标变换结果的前馈控制指令。

以上4种方法的不足主要是：第1种检测电感电流结合调制方式的方法需要增加硬件电路，也不能从源头根本上消除电网电压检测环节上带来的直流分量；第2种静态消除直流分量的方法虽然简单，处理速度快，数字处理器的负担也轻，但是不能跟踪直流分量的变化；第3种平均值方法需要至少一个工频周期的时间，软件上还要存储至少一个工频周期的电网电压坐标变换的数据，当电网频率扰动时，采样数据还会有奇异点，又会加大软件处理难度；第4种采用数字低通滤波器的方法滤除了电网电压的负序分量和谐波成分，前馈控制指令中只含有电网电压基波正序分量坐标变换的成分，逆变器抗电网电压扰动的能力会降低，另外数字低通滤波器要想获取一个性能指标理想的滤波结果，一般需要5个工频周期。

因此需要一种快速、简单的消除直流分量又不影响控制指令中其它成分的电压前馈直流分量的抑制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种适用于光伏并网逆变器的电网电压前馈直流分量的抑制方法，该方法是一种动态的软件消除直流分量方法，实时采样电网电压信号，经过d-q变换后，先通过移相90°（滞后），再和当前采样值进行和差运算，从而仅滤除直流经d-q变换50Hz的分量，其它分量即作为电网电压前馈控制指令，该方法成本低，并且简单的消除前馈直流分量又不影响控制指令中其它成分，且速度快。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种使用逆变器电压前馈直流分量的抑制方法的逆变器的控制方法，通过电网电压前馈直流分量的抑制方法滤除直流经d-q变换50Hz的分量后，其它分量作为前馈控制指令叠加到电流经过PI调节器后的控制量上，经Park逆变换后再通过数字处理器产生SVPWM波控制功率开关管动作，不仅速度快、而且能一次彻底消除逆变器输出的直流分量。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题之一的：一种逆变器电压前馈直流分量的抑制方法，请参阅图1及图2所示，包括下述步骤：采样三相电网电压信号u_a、u_b、u_c；

三相电网电压信号先经过Clark变换、Park变换，得到坐标变换后的有功分量u_d和无功分量u_q；

无功分量u_q滞后移相90°或者超前移相270°得到的值加上有功分量u_d得到有功控制指令，将无功分量u_q减去有功分量u_d滞后移相90°或者超前移相270°得到的值再加上有功控制指令得到无功控制指令。