[发明专利]太阳能发电系统网侧变换器功率平衡谐振控制方法

说明书

 

技术领域

    本发明涉及一种太阳能发电系统网侧变换器功率平衡谐振控制方法，属于电力电子功率变换装置控制领域。

背景技术

当电网电压不平衡时，太阳能发电系统中网侧变换器的输出功率出现波动、输出电流发生畸变、直流母线电压产生二倍频脉动，这将影响太阳能发电系统的运行状态。现有解决方案是采用对称分量理论对系统进行正、负序分解，并分别建立相应的正、负序电流内环控制结构。该方法需要在电流内环进行正、负序分解运算和旋转坐标变换，这将增加控制器的复杂程度，降低系统的动态响应。另外，由电网输入功率求取正、负序电流参考值的方法，此方法可以获得较为稳定的输入功率，但由于没有考虑变换器滤波电抗的影响，网侧变换器输出功率和直流母线电压将会出现二倍频波动。

因此，有必要设计一种太阳能发电系统网侧变换器功率平衡谐振控制方法，在电网电压不平衡条件下，控制方法不需要正负序分解运算及旋转坐标变换，通过控制变换器侧功率平衡，抑制直流母线电压脉动，保持输出电流正弦，保证太阳能发电系统的控制品质。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种太阳能发电系统网侧变换器功率平衡谐振控制方法，该方法可以控制变换器侧功率平衡，抑制直流电压二倍频脉动，保证电流的正弦度，有效减少网侧电流谐波，提高太阳能发电系统网侧变换器在电网电压不平衡时的控制品质。

本发明的技术方案为：太阳能发电系统网侧变换器功率平衡谐振控制方法，其特征在于包括以下步骤：(l)、采用电压传感器和电流传感器分别检测三相电网电压，三相电网电流和直流侧电压；(2)、将步骤(l)检测到的三相电网电压和三相电网电流经abc/αβ变换模块得到两相静止坐标系下的电网电压和电网电流；(3)、将步骤(2)计算得到的两相静止坐标系下的电网电压经过信号延迟得到电网电压延迟量；(4)、将直流电压参考值与步骤(1)得到的直流侧电压相减，将差值经过PI控制器后再与直流电压参考值相乘得到网侧变换器有功功率参考值；(5)、由步骤(2)得到的电网电压和步骤(3)得到的电网电压延迟量及步骤(4)得到的有功功率参考值，根据参考电流计算式，获得参考电流；(6)、将参考电流与步骤(2)得到的两相静止坐标系下的电网电流做差，将差值经过比例谐振控制器，得到控制器输出电压；(7)、根据参考电压计算式，根据控制器输出电压获得参考电压；(8)、用步骤(7)得到的参考电压，经过空间矢量调制SVM获得开关位置信号作为控制功率器件的开关信号。

作为进一步的实施方式，步骤(5)中所述的参考电流计算式如下：

                 

式中， ， 。

本发明的控制方法在电网电压不平衡条件下，通过控制变换器侧功率平衡保证直流母线电压稳定、网侧电流正弦，整个控制过程基于两相静止坐标系，避免了旋转坐标变换，控制方法不包含正负序分解与锁相环节，控制结构简单，计算量较小。

附图说明

图1为太阳能发电系统结构图，图2为本发明控制方法的原理图，图3为采用本发明控制方法时变换器输出电流波形图，图4为采用本发明控制方法的直流母线电压波形图。

具体实施方法

下面结合附图对本发明做进一步说明。太阳能发电系统结构如图1所示，太阳能阵列通过dc-dc变换器、直流母线、网侧变换器经滤波电抗器和升压变压器与电网相连，网侧变换器的输出电流直接决定了输出到电网的电流谐波含量。

网侧变换器在两相静止α-β坐标系下的数学模型为

                                             (1)

式中，u_gα、u_gβ分别为电网电压的α、β轴分量；u_cα、u_cβ分别为变换器输出电压的α、β轴分量；i_gα、i_gβ分别为电网电流的α、β轴分量；L_g、R_g分别为电抗器电感值及线路等效电阻。

两相静止α-β坐标系下电网电压、变换器输出电压、电网电流以及各自延迟90°后的延迟量可分别表示为

                ，       (2)

                   ，       (3)