一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無中間回路電壓傳 感器的三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，輸出電流的質(zhì)量是衡量一個三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系 統(tǒng)的重要指標，一般輸出電流質(zhì)量的優(yōu)劣通常由總諧波畸變率（THD)來衡量。國際標準 IEEE1547對太陽能發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的輸出電流THD值有上限規(guī)定，即THD值必須小 于5%，否則該系統(tǒng)裝置就會對電網(wǎng)造成大的"污染"。參考國際標準，中國和其他國家也都 制定了類似的標準。一般THD值越小，說明該裝置輸出電流的波形質(zhì)量越好，反之亦然。
[0003] 在三相光伏并網(wǎng)逆變器裝置中，中間回路電壓傳感器是一個比較重要的元器件， 若該元器件損壞或者檢測不準會導致整個裝置性能指標降低。在過去的幾十年里，隨著微 電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器芯片采樣和運算速度加快，數(shù)字控制技術(shù)越來越多的用于電力 電子方面，尤其在三相光伏并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)中，復雜的并網(wǎng)技術(shù)（脈寬調(diào)制PWM電流控 制）、最大功率抽取（MPPT)及完善的通訊功能是模擬控制甚至簡單的一個微處理器難以完 成的。得益于微處理芯片的高速發(fā)展，很多新穎的無傳感器技術(shù)提出來用于逆變器和PWM 整流器系統(tǒng)中。在許多公開的文獻及專利中，有的提出了無電流傳感器技術(shù)來構(gòu)建輸出電 流方案；有的提出了無交流電壓傳感器技術(shù)來構(gòu)建交流電壓方案；有的提出了在單相逆變 器并網(wǎng)系統(tǒng)中通過一種電路采用電感電流來構(gòu)建中間回路電壓的方案；有的提出了在單相 逆變器系統(tǒng)中通過交流電壓來構(gòu)建中間回路電壓的方案；有的提出了在三相逆變器系統(tǒng)中 通過微分方程來構(gòu)建中間回路電壓。在上面所述的文獻及專利中提到的無傳感器控制技術(shù) 中基本上都采用了通過對其它相關(guān)電壓和電流的采集來預測出相應的電壓和電流量，但采 樣噪音干擾和濾波電路會帶來采集到的電壓或電流數(shù)據(jù)與實際不相符，這種差異性會導致 太陽能并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的輸出電流總諧波畸變率（THD)較大甚至有可能不滿足標準要求 (國際及中國規(guī)定THD小于5% )。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置，通過預測中間 回路電壓實現(xiàn)三相光伏并網(wǎng)逆變器在無中間回路電壓傳感器下的控制，不僅可以滿足 IEEE1547的國際標準和用戶的需求，也極大改善了系統(tǒng)的輸出電流質(zhì)量和系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn) 態(tài)性能。
[0005] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置，其特征在于，包括：
[0007] -個電網(wǎng)相電壓檢測單元1 :通過接入到電網(wǎng)的LEM電壓傳感器進行電網(wǎng)相電壓 的米樣和檢測；
[0008] -個電網(wǎng)相位檢測單元2 :將電網(wǎng)相電壓檢測單元采集來的電網(wǎng)電壓信號通過信 號調(diào)理整形將正弦波信號變成方波，再將整形后的信號送到控制芯片的捕獲管腳，最后通 過軟件計數(shù)模塊來實施對電網(wǎng)相位的檢測；
[0009] -個電流與電壓預測單元，包括電流預測單元3與電壓預測單元4:為了彌補控制 帶來的延時，定義在當前的PWM周期末K+1時刻輸出電流及電網(wǎng)電壓預測為：
[0010]
[0011]
[0012] 其中，^^ + 1)為采樣時刻（K+1)時即在當前的PWM周期末的預測的輸出電流； i(K-3)、i(K_l)、i(K)分別為（Κ-3)、(Κ_1)和（K)時刻的輸出電流采樣值，心~(尺+ 1)為采 樣時刻（Κ+1)時即在當前的PWM周期末的預測的電網(wǎng)電壓在旋轉(zhuǎn)坐標d-q參考坐標系上的 分量，vgd,q(K-3)及vgd,q(K)分別為（K-3)和（K)時刻的電網(wǎng)電壓采樣值在旋轉(zhuǎn)坐標d-q參 考坐標系上的分量；
[0013] 一個三相/二相旋轉(zhuǎn)坐標變換單元5:即Park變換，將上述電網(wǎng)相電壓檢測單元1 檢測的三相變量或上述電流預測單元3輸出的三相變量從a、b、c坐標系轉(zhuǎn)換為到d、q坐 標系；
[0014] 一個電流誤差補償預測單元6:對逆變器的控制進行實時采樣和無中間回路電壓 傳感器的預測補償；通過使用無差拍控制計算出輸出參考電壓：
[0015]
[0016] 其中，<(/〇和為所要控制的電壓矢量在d-q參考坐標系下的正交分量， 〇)和/>)為當前PWM周期末的給定電流在d-q參考坐標系下的正交分量；id(n)和iq(n) 為當前PWM周期末的預測的實際電流在d-q參考坐標系下的正交分量；vgd (η)和vgq (η)為 當前PWM周期末的預測的實際電網(wǎng)電壓在d-q參考坐標系下的正交分量，ω是電網(wǎng)的角頻 率，L為三相輸出濾波電抗器的電感量，Τ為PWM周期；
[0017] -個中間回路電壓預測單元7:通過ΡΙ調(diào)節(jié)器對中間回路電壓進行預測，得出中 間回路電壓：
[0021]
[0022] v(;(?)和-1)為當前PWM周期及上一次PWM周期預測的中間回路電壓量，KP為 ΡΙ調(diào)節(jié)器的Ρ系數(shù)；1為ΡΙ調(diào)節(jié)器的I系數(shù)；
[0023]Θ為d_q坐標系下d軸分量與a_b_c坐標系下a軸分量間的電角度，也是電網(wǎng)的 相位也等于ω?，ω是電網(wǎng)的角頻率，t表不為時間；
[0024] <和< 為所要控制的電壓矢量在a-b-c靜止參考坐標系下的兩個正交分量；
[0025] -個空間電壓矢量PWM調(diào)制單元8:采用空間矢量脈寬調(diào)制逆變器。
[0026] -種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，包括：
[0027] 一個電網(wǎng)相電壓檢測的步驟：由電網(wǎng)相電壓檢測單元1通過接入到電網(wǎng)的LEM電 壓傳感器進行電網(wǎng)相電壓的采樣和檢測；
[0028] 一個電網(wǎng)相位檢測的步驟：由電網(wǎng)相位檢測單元2將電網(wǎng)相電壓檢測單元1采集 來的電網(wǎng)電壓信號通過信號調(diào)理整形將正弦波信號變成方波，再將整形后的信號送到控制 芯片的捕獲管腳，最后通過軟件計數(shù)模塊來實施對電網(wǎng)相位的檢測；
[0029] -個三相/二相旋轉(zhuǎn)坐標變換的步驟：S卩Park變換，由三相/二相旋轉(zhuǎn)坐標變換 單元5將上述電網(wǎng)相電壓檢測單元1檢測的三相變量或上述電流預測單元3輸出的三相變 量從a、b、c坐標系轉(zhuǎn)換為到d、q坐標系；
[0030] 一個電流與電壓預測的步驟，包括電流預測的步驟與電壓預測的步驟：為了彌補 控制帶來的延時，電流預測單元3與電壓預測單元4定義在當前的PWM周期末K+1時刻輸 出電流及電網(wǎng)電壓預測為：
[0033] 其中，flj為采樣時刻（K+1)時即在當前的PWM周期末的預測的輸出電流；
[0031]
[0032] i(K-3)、i(K-l)、i(K)分別為（K-3)、（K-1)和（K)時刻的輸出電流采樣值，1^(1 +1)為采 樣時刻（K+1)時即在當前的PWM周期末的預測的電網(wǎng)電壓在旋轉(zhuǎn)坐標d-q參考坐標系上的 分量，vgd,q(K-3)及vgd,q(K)分別為（K-3)和（K)時刻的電網(wǎng)電壓采樣值在旋轉(zhuǎn)坐標d-q參 考坐標系上的分量；
[0034] 一個電流誤差補償預測的步驟：由電流誤差補償預測單元6對逆變器的控制進 行實時采樣和無中間回路電壓傳感器的預測補償，通過使用無差拍控制計算出輸出參考電 壓：
[0035]
[0036] 其中，ν)(π)和<(/〇為所要控制的電壓矢量在d_q參考坐標系下的正交分量， <(?)和~(?)當前PWM周期末的給定電流在d-q參考坐標系下的正交分量；id(n)和iq(n) 為當前PWM周期末的預測的實際電流在d-q參考坐標系下的正交分量；vgd(n)和vgq(n)為 當前PWM周期末的預測的實際電網(wǎng)電壓在d-q參考坐標系下的正交分量，ω是電網(wǎng)的角頻 率，L為三相輸出濾波電抗器的電感量，Τ為PWM周期；
[0037] -個中間回路電壓預測的步驟：由中間回路電壓預測單元7通過ΡΙ調(diào)節(jié)器對中間 回路電壓進行預測，得出