[发明专利]一种T型三电平并网逆变器的准PR控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种T型三电平并网逆变器的控制系统及方法，尤其是涉及一种T型三电平并网逆变器的准PR控制系统及方法。

背景技术

近年来，随着风电、光伏等可再生能源的快速发展，对并网逆变器的稳定性、转换效率以及功率和电压等级的要求也越来越高。对于T型逆变器，相比于传统的两电平逆变器能显著提高逆变器的效率、减少谐波含量；与三电平逆变器相比，T型逆变器结构使用了较少的开关器件，降低了开关器件的损耗，节约了成本。如图1所示为T型三电平逆变器的电路拓扑。

由于并网逆变器的非线性特性，反馈线性化和无差拍控制等多种非线性控制方法被用到了并网逆变器的控制当中，这些控制方法都能够在不同程度上改进逆变器的性能，但它们自身也都有缺陷存在。

比例谐振控制(proportional resonance,PR)策略即PR控制，PR控制是基于内模原理的控制方法，其算法简单，对系统参数鲁棒性强，对谐振点频率具有无限大增益，能够实现对给定量的无静差跟踪控制，且还能对电流谐波进行精确的跟踪，然而PR控制存在如下缺点：1.电网频率偏移对并网电流存在较大影响，2.PR控制方法实现起来较为复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种T型三电平并网逆变器的准PR控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种T型三电平并网逆变器的准PR控制系统，该控制系统包括外环直流电压环、内环交流电流环和SVPWM调制控制器，所述的外环直流电压环包括用于逆变器直流电压无静差跟踪的电压控制器，内环交流电流环包括用于逆变器输出三相电流调节的准PR控制单元，电压控制器输出有功电流指令并连接至内环交流电流环准PR控制单元，准PR控制单元输出SVPWM调制参考电压并连接至SVPWM调制控制器，SVPWM调制控制器连接至逆变器。

所述的电压控制器包括直流电压获取单元、直流电压给定单元、第一减法器和PI控制器，直流电压获取单元连接逆变器直流电压源，第一减法器正负输入端分别连接直流电压获取单元和直流电压给定单元，第一减法器输出端连接PI控制器，PI控制器输出端连接内环交流电流环准PR控制单元。

所述的准PR控制单元包括无功电流给定模块、电网电压相位获取模块、dq-αβ变换模块、逆变器输出三相电流获取模块、abc-αβ变换器、第二减法器、第三减法器、第一准PR控制器和第二准PR控制器，所述的电网电压相位获取模块连接电网，电压控制器输出端、无功电流给定模块和电网电压相位获取模块均连接所述的dq-αβ变换模块，dq-αβ变换模块输出准PR控制器的电流给定值i_αref和i_βref，逆变器输出三相电流获取模块获取逆变器三相电流并输入至abc-αβ变换器，abc-αβ变换器输出准PR控制器的被控量i_α和i_β，i_αref和i_α分别连接第二减法器正负输入端，i_βref和i_β分别连接第三减法器正负输入端，第二减法器和第三减法器输出端分别连接第一准PR控制器和第二准PR控制器输入端，第一准PR控制器和第二准PR控制器输出端均连接至SVPWM调制控制器。

所述的电网电压相位获取模块为三相锁相环。

第一准PR控制器和第二准PR控制器的控制律传递函数为：

其中，y(s)为准PR控制器输出端信号的拉氏变换值，μ(s)为准PR控制器输入端信号的拉氏变换值，K_p、K_r、ω_c和ω₀均为设定常数。

一种T型三电平并网逆变器的准PR控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)实时获取逆变器直流电压源两端直流电压U_dc、逆变器输出三相电流i_a、i_b、和i_c以及电网电压相位θ；

(2)将直流电压给定值U_dcref与直流电压源两端直流电压U_dc作差并经PI调节得到有功电流指令i_dref；