[发明专利]光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏并网发电技术领域，涉及一种用于提高并网电流质量的光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统及控制方法。 

背景技术

光伏并网发电系统由光伏阵列和逆变器两部分组成，其中光伏阵列将太阳能转化为电能，逆变器将电能注入至交流电网。单相单级光伏并网逆变器采用单级能量变换环节，具有结构简单、成本较低和系统效率高等优点，因此，在户用型光伏发电系统中有很好的应用和研究前景。传统的单相单级光伏并网逆变器，在并网电流被控为与电网电压同频同相时，输出功率中含有二次纹波分量，即二次功率扰动。该扰动会导致直流侧电压中含有大量的二次纹波分量，直流侧电压中的二次纹波分量一方面会造成并网电流中含有大量的三次纹波电流，从而降低并网电流质量；另一方面会影响光伏阵列MPPT输出参考电压的准确度以及光伏阵列的使用寿命。针对单相单级光伏并网系统的不足，目前广泛使用的解决方法是通过设计合适的功率解耦电容来抑制二次功率扰动，该方法需要的直流滤波电容非常大，这样使得系统体积和成本大大增加。 

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种新型光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制装置和使用该装置进行光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制的控制方法，以有效地抑制直流侧电压中的二次纹波分量，提高并网电流的质量。 

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统，包括光伏阵列、PI控制器、并网电流控制器、二次 纹波控制器和单相光伏并网逆变器，所述并网电流控制器包括相互并联的用于积分调节的低通滤波器、用于补偿调节的陷波器和一个PI+重复控制器；所述二次纹波控制器包括比例谐振控制器。 

一种使用所述光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统进行光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制的方法：其包括： 

A.光伏并网电流控制：光伏阵列输出电压和电流经过MPPT算法计算，得到的直流参考电压作为负端，所述直流参考电压与实测直流电压作差，所得差值作为所述PI控制器的输入；所述PI控制器根据光伏阵列输出功率的大小来实时调节输出并网电流的参考幅值；用所述并网电流的参考幅值与实测并网电流作差，其误差作为所述并网电流控制器的输入；所述并网电流控制器输出电压与实测电网电压值相加构成前馈控制，用于消除电网电压扰动对并网电流的影响； 

B.直流侧电压二次纹波抑制的控制：单相并网逆变器中储能电感的参考电流与其实测电流作差，得到误差信号作为所述比例谐振控制器的输入，比例谐振控制器输出为所述储能电感参考电压与实际电压的差值，该差值与所述储能电感的参考电压值相加，得到储能电感的实际电压值，该电压值与单相并网逆变器的直流电压相除，得到直流电压二次纹波抑制系统的输出量。 

C.单相并网逆变器的控制 

所述并网电流控制器的输出量和所述直流电压二次纹波抑制器的输出量，经过计算得到占空比变量，占空比信号与载波信号比较进行载波调制，载波调制输出单相并网逆变器中功率开关的PWM控制脉冲信号，该控制脉冲信号通过驱动电路来驱动单相光伏并网逆变器中功率开关的动作，即实现并网电流和直流电压二次纹波的控制。 

与已有技术相比，本发明通过单相光伏并网电流控制器、二次纹波控制器和单相并网逆变器的组合，消除了二次功率扰动，实现了直流侧电压中的二次纹波分量的有效抑制和并网电流质量的大幅度提高，而且所需直流滤波电容大大减小，并由此使得系统体积减小，成本降低，同时延长了光伏阵列的使用寿命。 

附图说明

图1是本发明中光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统的结构框图； 

图2是本发明中光伏并网电流和直流电压二次纹波抑制控制系统的控制框图； 

图3是本发明中单相光伏并网逆变器的拓扑电路结构图。 

具体实施方式