一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法及系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104022532 A (43)申请公布日 2014.09.03 CN 104022532 A (21)申请号 201410284582.0 (22)申请日 2014.06.23 H02J 3/38(2006.01) H02M 7/48(2007.01) (71)申请人 珠海格力电器股份有限公司 地址 519070 广东省珠海市前山金鸡西路珠 海格力电器股份有限公司 (72)发明人 刘瑞 孙丰涛 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 王宝筠 (54) 发明名称 一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法及 系统 (57) 摘要 本发明提供。

2、了一种光伏发电系统的逆变器控 制方法及系统， 该方法及系统首先计算有功功率 给定值 ； 然后根据有功功率给定值计算得到内环 电流给定值 ； 再对电网的电流进行采样， 得到三 相采样电流值 ； 将电流内环给定值减去三相采样 电流值， 得到内环电流差值 ； 对内环电流差值进 行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 根据该控 制参考信号计算得到并网逆变器的开关管控制信 号， 该开关管控制信号用于控制并网逆变器进行 逆变， 从而输出三相交流电。通过闭环控制， 消除 因电网电压不平衡导致的直流母线出现的谐波对 输出电压的影响， 能够得到质量良好的三相正弦 交流电压， 从而能够解决在电网电压不平衡时输 出。

3、电流质量较差的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104022532 A CN 104022532 A 1/2 页 2 1. 一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给定值 ； 根据所述有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内环给定值 ； 获取电网的三相采样电流值 ； 将所述电流内环给定值减去所述三相采样电流值， 得到内环电流差值 ； 将。

4、所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 根据所述控制参考信号得到所述并网逆变的开关管控制信号 ； 所述开关管控制信号用 于控制所述并网逆变器输出三相交流电。 2. 根据权利要求 1 所述的并网逆变器控制方法， 其特征在于， 所述根据并网逆变器的 直流母线电压计算得到有功功率给定值， 包括 ： 获取所述并网逆变器的直流母线电压 ； 将所述直流母线电压减去所述并网逆变器的直流母线电压给定值， 得到母线电压差 值 ； 将所述母线电压差值进行比例积分调节， 得到电流给定值 ； 根据所述电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计算得到所述有功功率给定值。 3. 根据权利要求 1 所述的并。

5、网逆变器控制方法， 其特征在于， 所述无功功率给定值预 设为 0。 4. 根据权利要求 1 所述的并网逆变器控制方法， 其特征在于， 所述将所述内环电流差 值进行比例积分调节， 得到控制参考信号， 包括 ： 将所述内环电流差值进行比例积分计算 ； 将上一步得到的信号作为所述控制参考信号。 5. 根据权利要求 1 所述的并网逆变器控制方法， 其特征在于， 所述将所述内环电流差 值进行比例积分调节， 得到控制参考信号， 包括 ： 将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到预控制参考信号 ； 获取电网电压信号 ； 从所述电网电压信号提取电网负序电动势 ； 将所述与控制参考信号减去所述电网负序电动势，。

6、 将得到的信号作为所述控制参考信 号。 6. 一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统， 其特征在于， 包括 ： 有功功率给定模块， 配置为用于根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给 定值 ； 内环电流给定模块， 配置为用于根据所述有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内环给定值 ； 电流采样模块， 配置为用于获取电网的三相采样电流值 ； 计算模块， 配置为用于将所述电流内环给定值减去所述三相采样电流值， 得到内环电 流差值 ； 比例积分模块， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信 号 ； 脉宽调制模块， 配置为用于根据所述控制参考信号得到所述并网逆。

7、变的开关管控制信 权 利 要 求 书 CN 104022532 A 2 2/2 页 3 号 ； 所述开关管控制信号用于控制所述并网逆变器输出三相交流电。 7. 根据权利要求 6 所述的并网逆变器控制系统， 其特征在于， 所述有功功率给定模块 包括 ： 直流母线电压采样单元， 配置为用于获取所述并网逆变器的直流母线电压 ； 第一计算单元， 配置为用于将所述直流母线电压减去所述并网逆变器的直流母线电压 给定值， 得到母线电压差值 ； 第一比例积分单元， 配置为用于将所述母线电压差值进行比例积分调节， 得到电流给 定值 ； 第二计算单元， 配置为用于根据所述电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计算。

8、得 到所述有功功率给定值。 8. 根据权利要求 6 所述的并网逆变器控制系统， 其特征在于， 所述无功功率给定值预 设为 0。 9. 根据权利要求 6 所述的并网逆变器控制系统， 其特征在于， 所述比例积分模块包括 ： 第二比例积分单元， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到所述控 制参考信号。 10. 根据权利要求 6 所述的并网逆变器控制系统， 其特征在于， 所述比例积分模块包 括 ： 第二比例积分单元， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到预控制 参考信号 ； 电网电压信号获取单元， 配置为用于获取电网电压信号 ； 第三计算单元， 配置为用于从所述电网电压。

9、信号提取电网负序电动势 ； 第四计算单元， 配置为用于将所述与控制参考信号减去所述电网负序电动势， 将得到 的信号作为所述控制参考信号。 权 利 要 求 书 CN 104022532 A 3 1/7 页 4 一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及光伏发电技术领域， 更具体地说， 涉及一种光伏发电系统的并网逆变 器的控制方法及系统。 背景技术 0002 现有的光伏发电系统中， 当电网电压不平衡时， 并网逆变器的直流母线输入电压 中就会含有大量的谐波， 造成直流母线的电压波动， 进而造成并网逆变器的输出电流中包 含大量谐波， 导致输出电流质量较差， 因此亟需一种。

10、并网逆变器控制方法及系统， 以解决在 电网电压不平衡时其输电流质量较差的问题。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明提供一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法及系统， 以解决 在电网电压不平衡时其输出电流质量较差的问题。 0004 为了实现上述目的， 现提出的方案如下 ： 0005 一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法， 包括如下步骤 ： 0006 根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给定值 ； 0007 根据所述有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内环给定值 ； 0008 获取电网的三相采样电流值 ； 0009 将所述电流内环给定值减去所述三相采样电流值， 得到内环电。

11、流差值 ； 0010 将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 0011 根据所述控制参考信号得到所述并网逆变的开关管控制信号 ； 所述开关管控制信 号用于控制所述并网逆变器输出三相交流电。 0012 优选的， 所述根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给定值， 包括 ： 0013 获取所述并网逆变器的直流母线电压 ； 0014 将所述所述直流母线电压减去并网逆变器的直流母线电压给定值， 得到母线电压 差值 ； 0015 将所述母线电压差值进行比例积分调节， 得到电流给定值 ； 0016 根据所述电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计算得到所述有功功率给定 值。 00。

12、17 优选的， 所述无功功率给定值预设为 0。 0018 优选的， 所述将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号， 包括 ： 0019 将所述内环电流差值进行比例积分计算 ； 0020 将上一步得到的信号作为所述控制参考信号。 0021 优选的， 所述将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号， 包括 ： 0022 将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到预控制参考信号 ； 0023 获取电网电压信号 ； 说 明 书 CN 104022532 A 4 2/7 页 5 0024 从所述电网电压信号提取电网负序电动势 ； 0025 将所述与控制参考信号减去所述电网负序电。

13、动势， 将得到的信号作为所述控制参 考信号。 0026 一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统， 包括 ： 0027 有功功率给定模块， 配置为用于根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功 率给定值 ； 0028 内环电流给定模块， 配置为用于根据所述有功功率给定值和预设的无功功率给定 值， 计算得到电流内环给定值 ； 0029 电流采样模块， 配置为用于获取电网的三相采样电流值 ； 0030 计算模块， 配置为用于将所述电流内环给定值减去所述三相采样电流值， 得到内 环电流差值 ； 0031 比例积分模块， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参 考信号 ； 0032 脉。

14、宽调制模块， 配置为用于根据所述控制参考信号得到所述并网逆变的开关管控 制信号 ； 所述开关管控制信号用于控制所述并网逆变器输出三相交流电。 0033 优选的， 所述有功功率给定模块包括 ： 0034 直流母线电压采样单元， 配置为用于获取所述并网逆变器的直流母线电压 ； 0035 第一计算单元， 配置为用于将所述并网逆变器的所述直流母线电压减去直流母线 电压给定值， 得到母线电压差值 ； 0036 第一比例积分单元， 配置为用于将所述母线电压差值进行比例积分调节， 得到电 流给定值 ； 0037 第二计算单元， 配置为用于根据所述电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计 算得到所述有功功率给。

15、定值。 0038 优选的， 所述无功功率给定值预设为 0。 0039 优选的， 所述比例积分模块包括 ： 0040 第二比例积分单元， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到所 述控制参考信号。 0041 优选的， 所述比例积分模块包括 ： 0042 第二比例积分单元， 配置为用于将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到预 控制参考信号 ； 0043 电网电压信号获取单元， 配置为用于获取电网电压信号 ； 0044 第三计算单元， 配置为用于从所述电网电压信号提取电网负序电动势 ； 0045 第四计算单元， 配置为用于将所述与控制参考信号减去所述电网负序电动势， 将 得到的信号。

16、作为所述控制参考信号。 0046 从上述技术方案可以看出， 本发明提供了一种光伏发电系统的逆变器控制方法及 系统， 该方法及系统首先计算有功功率给定值 ； 然后根据有功功率给定值计算得到内环电 流给定值 ； 再对电网的电流进行采样， 得到三相采样电流值 ； 将电流内环给定值减去三相 采样电流值， 得到内环电流差值 ； 对内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 根据该控制参考信号计算得到并网逆变器的开关管控制信号， 该开关管控制信号用于控制 说 明 书 CN 104022532 A 5 3/7 页 6 并网逆变器进行逆变， 从而输出三相交流电。 通过闭环控制， 能够得到质量良好的三。

17、相正弦 交流电压， 从而能够解决在电网电压不平衡时输出电流质量较差的问题。 附图说明 0047 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以 根据这些附图获得其他的附图。 0048 图 1 为本发明实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法的流程图 ； 0049 图 2 为本发明另一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法的流 程图 ； 0050 图 3 为本发明又一实施例提供的一种。

18、光伏发电系统的并网逆变器控制方法的流 程图 ； 0051 图 4 为本发明又一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统的结 构图 ； 0052 图 5 为本发明又一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统的结 构图。 具体实施方式 0053 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0054 图 1 为本发明实施例提供的一种光伏发电系统的并网。

19、逆变器控制方法的流程图。 0055 如图 1 所示， 本实施例提供的并网逆变器控制方法包括如下步骤 ： 0056 S101 ： 计算有功功率给定值 ； 0057 根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给定值。 0058 S102 ： 计算内环电流给定值 ； 0059 根据上一步骤获得的有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内 环给定值。其中无功功率给定值预设为 0。 0060 S103 ： 获取电网的三相采样电流值 ； 0061 S104 ： 计算内环电流差值。 0062 将步骤 S102 获得的电流内环给定值减去上一步骤获得的三相采样电流值， 从而 得到内环电流差值。 0。

20、063 S105 ： 计算控制参考信号 ； 0064 将上一步骤的内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号。 0065 S106 ： 输出开关管控制信号。 0066 根据上一步骤的控制参考信号进行计算， 得到并输出并网逆变器的开关管控制信 号 ； 开关管控制信号用于控制该并网逆变器输出三相交流电。 说 明 书 CN 104022532 A 6 4/7 页 7 0067 从上述技术方案可以看出， 本实施例提供了一种光伏发电系统的逆变器控制方 法， 该方法首先计算有功功率给定值 ； 然后根据有功功率给定值计算得到内环电流给定值 ； 再对电网的电流进行采样， 得到三相采样电流值 ； 将电流内。

21、环给定值减去三相采样电流值， 得到内环电流差值 ； 对内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 根据该控制 参考信号计算得到并网逆变器的开关管控制信号， 该开关管控制信号用于控制并网逆变器 进行逆变， 从而输出三相交流电。通过闭环控制， 能够得到质量良好的三相正弦交流电压， 从而能够解决在电网电压不平衡时输出电流质量较差的问题。 0068 实施例二 0069 图 2 为本发明另一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法的流 程图。 0070 如图 2 所示， 本实施例提供的并网逆变器控制方法包括如下步骤 ： 0071 S201 ： 获取直流母线电压 ； 0072 获取并网逆。

22、变器的直流母线电压。 0073 S202 ： 计算母线电压差值 ； 0074 将并网逆变器上一步骤获取的直流母线电压减去直流母线电压给定值， 得到母线 电压差值。 0075 S203 ： 计算电流给定值 ； 0076 将上一步骤得到的母线电压差值进行比例积分调节， 计算得到电流给定值。 0077 S204 ： 计算有功功率给定值 ； 0078 根据电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计算得到有功功率给定值。 0079 S205 ： 计算内环电流给定值 ； 0080 根据上一步骤获得的有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内 环给定值。其中无功功率给定值预设为 0。 0081 S。

23、206 ： 获取电网的三相采样电流值 ； 0082 S207 ： 计算内环电流差值 ； 0083 将获得的电流内环给定值减去上一步骤获得的三相采样电流值， 从而得到内环电 流差值。 0084 S208 ： 计算控制参考信号 ； 0085 将上一步骤的内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号。 0086 S209 ： 输出开关管控制信号 0087 根据上一步骤的控制参考信号进行计算， 得到并输出并网逆变器的开关管控制信 号 ； 开关管控制信号用于控制该并网逆变器输出三相交流电。 0088 实施例三 0089 图 3 为本发明又一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制方法的流 程图。。

24、 0090 如图 3 所示， 本实施例提供的并网逆变器控制方法包括如下步骤 ： 0091 S301 ： 获取直流母线电压 ； 0092 获取并网逆变器的直流母线电压。 0093 S302 ： 计算母线电压差值 ； 说 明 书 CN 104022532 A 7 5/7 页 8 0094 将并网逆变器的上一步骤获取的直流母线电压减去直流母线电压给定值， 得到母 线电压差值。 0095 S303 ： 计算电流给定值 ； 0096 将上一步骤得到的母线电压差值进行比例积分调节， 计算得到电流给定值。 0097 S304 ： 计算有功功率给定值 ； 0098 根据电流给定值和所述直流母线电压给定值， 计。

25、算得到有功功率给定值。 0099 S305 ： 计算内环电流给定值 ； 0100 根据上一步骤获得的有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算得到电流内 环给定值。其中无功功率给定值预设为 0。 0101 S306 ： 获取电网的三相采样电流值 ； 0102 S307 ： 计算内环电流差值 ； 0103 将获得的电流内环给定值减去上一步骤获得的三相采样电流值， 从而得到内环电 流差值。 0104 S308 ： 计算预控制参考信号 ； 0105 将上一步骤的内环电流差值进行比例积分调节， 得到预控制参考信号。 0106 S309 ： 获取电网电压信号 ； 0107 S310 ： 提取电网负序电。

26、动势 ； 0108 从获取的电网电压信号提取电网负序电动势。 0109 S311 ： 计算得到控制参考信号 ； 0110 将所述与控制参考信号减去所述电网负序电动势， 将得到的信号作为所述控制参 考信号。 0111 S312 ： 输出开关管控制信号。 0112 根据上一步骤的控制参考信号进行计算， 得到并输出并网逆变器的开关管控制信 号 ； 开关管控制信号用于控制该并网逆变器输出三相交流电。 0113 实施例四 0114 图 4 为本发明又一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统的结 构图。 0115 如图 4 所示， 本实施例提供的并网逆变器控制系统包括有功功率给定模块、 内环 电。

27、力给定模块、 电流采样模块、 计算模块、 比例积分模块和脉宽调制模块。 0116 有功功率给定模块 10 用于根据并网逆变器的直流母线电压计算得到有功功率给 定值。 0117 内环电流给定模块 20 用于根据有功功率给定值和预设的无功功率给定值， 计算 得到电流内环给定值， 无功功率给定值优选为 0。 0118 电流采样模块 40 用于获取电网的三相采样电流值。 0119 计算模块 30 用于将所述电流内环给定值减去所述三相采样电流值， 得到内环电 流差值。 0120 比例积分模块 50 用于将所述内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信 号。 0121 脉宽调制模块 60 用于根据控制。

28、参考信号得到所述并网逆变的开关管控制信号 ； 说 明 书 CN 104022532 A 8 6/7 页 9 所述开关管控制信号用于控制所述并网逆变器输出三相交流电。 0122 从上述技术方案可以看出， 本实施例提供了一种光伏发电系统的逆变器控制系 统， 该系统首先计算有功功率给定值 ； 然后根据有功功率给定值计算得到内环电流给定值 ； 再对电网的电流进行采样， 得到三相采样电流值 ； 将电流内环给定值减去三相采样电流值， 得到内环电流差值 ； 对内环电流差值进行比例积分调节， 得到控制参考信号 ； 根据该控制 参考信号计算得到并网逆变器的开关管控制信号， 该开关管控制信号用于控制并网逆变器 进。

29、行逆变， 从而输出三相交流电。通过闭环控制， 能够得到质量良好的三相正弦交流电压， 从而能够解决在电网电压不平衡时输出电流质量较差的问题。 0123 本实施例中的有功功率给定模块 10 包括直流母线电压采样单元、 第一计算单元、 第一比例积分单元和第二计算单元。 0124 直流母线电压 11 采样单元用于获取所述并网逆变器的直流母线电压。 0125 第一计算单元 12 用于将所述并网逆变器的直流母线电压减去所述直流母线电压 给定值， 得到母线电压差值。 0126 第一比例积分单元 13 用于将所述母线电压差值进行比例积分调节， 得到电流给 定值。 0127 第二计算单元 14 用于根据所述电流。

30、给定值和所述直流母线电压给定值， 计算得 到所述有功功率给定值。 0128 实施例五 0129 图 5 为本发明又一实施例提供的一种光伏发电系统的并网逆变器控制系统的结 构图。 0130 如图5所示， 本实施例是在上一实施例的基础上对脉宽调制模块60的输入进行了 改进。 0131 本实施例的比例积分模块 50 包括第二比例积分单元 51、 电网电压信号获取单元 52、 第三计算单元 53 和第四计算单元 54。 0132 第二比例积分单元 51 用于将所述内环电流差值进行比例积分计算， 得到预控制 参考信号 ； 0133 电网电压信号获取单元 52 用于获取电网电压信号 ； 0134 第三计算。

31、单元 53 用于从所述电网电压信号提取电网负序电动势 ； 0135 第四计算单元 54 用于将所述与控制参考信号减去所述电网负序电动势， 将得到 的信号作为所述控制参考信号并将其输出到脉宽调制模块 60。 0136 本实施例通过加入电网负序电动势的前馈控制， 可以进一步抑制电网负序电动势 对并网逆变器的输出电流的影响。 0137 最后， 还需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将 一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作 之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体 意在涵盖非排他。

32、性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括 那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或 者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个” 限定的要素， 并 不排除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。 说 明 书 CN 104022532 A 9 7/7 页 10 0138 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0139 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够。

33、实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 104022532 A 10 1/3 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104022532 A 11 2/3 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 104022532 A 12 3/3 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 104022532 A 13 。