[发明专利]三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于三相光伏并网逆变器控制技术领域，涉及三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法。

背景技术

随着大量新能源发电系统并网，并网功率逆变器输出功率的大小与连接点的额定功率相比不能忽略，此时电网电压、频率会受到功率变换器控制性能的影响。功率逆变器并网控制功能越来越强大，它不仅要在电网正常运行时以高功率因数并网，进行有功功率的传送；还要能在电网发生故障时，穿越故障，注入无功功率，调节电压，主动给电网提供电压支撑。

电网不平衡故障时，并网三相电流也变得不平衡，发电系统将产生大量的负序电流，使并网变流器发热、损耗增大，这将导致并网变流器运行性能和发电系统并网电能质量大幅下降。另外，电网电压不平衡还会造成发电系统馈入电网的功率发生振荡，引起光伏系统直流侧电压波动，严重影响光伏系统和电网的安全稳定运行。

适当的条件下充分利用新能源的并网控制与储能技术或静止无功补偿器补偿电网无功功率等以满足电网友好需求，实现对电网电压支撑作用所需要的无功功率的大小需要通过精确、合理计算设置并网参考电流数值来实现，目前对参考电流设定方法并不明确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能有效消除入网电流谐波，并且在电网发生故障时可以穿越故障，实现电压支撑、电压均衡和消除功率振荡的三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法。

为解决上述技术问题所采取的技术方案是一种三相光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的控制方法，其包括如下步骤：

步骤1 建立三相光伏并网系统主电路和逆变器控制系统，该系统包括太阳能光伏电池阵列PV、升压电路T、滤波电容C、并网逆变器U3、LCL滤波器、第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2、电压互感器TV、DSP控制器U1、驱动电路U2和模数转换器ADC；所述太阳能光伏电池阵列PV的输出端依次经所述升压电路T、滤波电容C接所述并网逆变器U3的输入端；所述并网逆变器U3的输出端经所述LCL滤波器接电网；所述第一电流互感器TA1、电压互感器TV分别安装在所述LCL滤波器的网侧端的输出线上；所述第二电流互感器TA2安装在所述LCL滤波器的电容支路上；所述第一电流互感器TA1、第二电流互感器TA2和电压互感器TV的输出端分别接所述模数转换器ADC的相应输入端；所述模数转换器ADC的输出端分别接所述DSP控制器U1的相应输入端；所述DSP控制器U1的控制输出端经所述驱动电路U2接所述并网逆变器U3的相应输入端； 

步骤2 采集信号的步骤；由所述电压互感器TV采集LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c；由所述第一电流互感器TA1采集LCL滤波器的网侧电流i_a、i_b、i_c；由所述第二电流互感器TA2采集LCL滤波器上的电容电流i_ca、i_cb、i_cc；将上述所采集的信号经所述模数转换器ADC输入至DSP控制器U1；

步骤3克拉克变换的步骤；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电压与；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器的网侧电流i_a、i_b、i_c进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电流与；所述DSP控制器U1将采集到的LCL滤波器上的电容电流i_ca、i_cb、i_cc进行克拉克变换, 得到两相静止坐标系下的电流与； 

步骤4 电网同步的步骤；所述两相静止坐标系下的电压、经过双二阶广义积分器后，对LCL滤波器的网侧电压v_a、v_b、v_c进行锁频，得到中心频率，也得到了与中心频率同频的两相静止坐标系下的电压与、与；其中、为比 、滞后90°的同频电压；

步骤5 相序提取的步骤；与中心频率同频的两相静止坐标系下的网侧与 、与通过相序提取，得到正序分量、和负序分量、，计算表达式为

其中，q是滞后90°的移相算子；

步骤6 参考电流计算的步骤；

电网正常时，三相并网逆变器传输有功功率，并网参考电流为有功电流，在该情况下，参考电流在静止坐标系下的分量、为：