[发明专利]无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统，方法包括：将VSR输出的电流以虚拟矢量为参考坐标系进行同步旋转坐标变换产生直流电流量i_d、i_q；用直流电流量i_d和i_q分别搭建有功无功电流内环；用直流电压指令v_dc^*和无功功率指令p^*经过解耦运算后产生有功、无功电流内环指令i_d^*、i_q^*直接控制有功、无功电流内环，进而控制VSR输出有功、无功功率。本发明无需锁相环锁定电网电压相位，简化了一定的控制流程，避免了锁相环锁定电网电压相位的时间，且不会受到电网电压相位突变和电网电压波形畸变的影响。

技术领域

本发明属于三相并网逆变器控制方法，本发明涉及无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统。

背景技术

随着新能源大规模接入电网，如何控制新能源并网成为一个重要问题。传统的二极管整流器或晶闸管相控整流器存在给电网造成严重的谐波污染和网侧功率因数低的问题。而PWM整流器很好的克服了这些缺点，它不仅有转换效率高，稳定且可靠，而且有功率因数可调、直流电压可调且不会给电网带来谐波污染的优点，所以PWM整流器在电网中的应用越来越广泛。

PWM整流器的控制方法有很多，其中基于电网电压定向的矢量控制(VOC)是在同步旋转坐标系基础上进行设计的控制系统。对于三相电压型PWM整流器(VSR)并网控制而言使用同步旋转坐标系控制设计十分方便，而且相比其他类型调节器而言，PI控制器的设计和参数整定比较简单。同时相比于静止坐标系下的并网控制，基于同步旋转坐标系的控制系统可以实现有功分量和无功分量解耦控制。

基于电网电压定向的矢量控制使用锁相环锁定电网电压相位，使用同步旋转坐标变换得到电流分量i_d、i_q组成有功、无功电流内环。控制系统由直流电压外环和有功、无功电流内环组成。直流电压外环的作用是为了稳定或调节直流电压。有功、无功电流内环控制VSR输出的有功功率和无功功率。由于有功电流内环的i_d与直流电压和VSR输出的有功功率有关，所以电压外环的PI调节器输出有功电流内环的参考值i_d^*，从而控制VSR输出的有功功率。无功电流内环的参考值i_q^*是根据电网需要来设置。当i_q^*设置为0时，VSR处于单位功率因数运行状态，即仅向电网输出有功功率。

但是该方法在应对电网电压相位突变，或者电网电压波形畸变的情况下，锁相环锁定的相位会出现偏差，导致VSR输出的有功、无功功率功率不稳定。而增加滤波环节滤除电网电压谐波，改善锁相环锁定的电网电压相位，必然会增加锁相环锁定相位的时间，甚至会影响整个控制系统响应的速度。且在控制VSR输出无功功率q时，若要准确控制输出的无功功率q，需要先通过一定公式计算无功电流内环指令值i_q^*，然后通过给定一定的无功电流内环指令值i_q^*才能准确控制VSR输出所需的无功功率q。所以要准确控制VSR输出无功功率q需要经过一定计算，增加了控制的复杂度。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明通过了一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法及系统。本发明无需锁相环锁定电网电压相位，简化了一定的控制流程，避免了锁相环锁定电网电压相位的时间，且不会受到电网电压相位突变和电网电压波形畸变的影响。且在控制VSR输出无功功率p时，可以用无功功率指令p^*准确控制VSR输出的无功功率p，进而准确控制VSR的功率因数。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无锁相环的三相并网逆变器控制方法，包括：