本發(fā)明涉及光伏逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種逆變器Boost電流環(huán)矢量輔助控制方法。

背景技術(shù)：

作為光伏發(fā)電的關(guān)鍵設(shè)備，分布式光伏并網(wǎng)逆變器多采用直流-直流升壓、直流-交流逆變2級(jí)并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(升壓側(cè)1和逆變側(cè)2)，參照?qǐng)D1所示，逆變側(cè)2控制并網(wǎng)電流和直流母線電壓，升壓側(cè)1控制電池板輸入電流和電池板電壓，完成最大功率點(diǎn)的跟蹤；

由于母線電壓平均值對(duì)于Boost升壓來(lái)說(shuō)是恒定的，而太陽(yáng)能電池板的電壓軟特性，使得簡(jiǎn)單的固定Boost占空比就能夠?qū)崿F(xiàn)電池輸入電壓的控制，但是在單相并網(wǎng)逆變器中母線上存在幅值較大的2倍于功率的功率脈動(dòng)，采用固定占空比的控制方式，輸出的功率越高，母線電容值越低，Boost電感越小，Boost電流的振蕩幅值就越高，使得Boost電感損耗增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。

參照?qǐng)D2所示，現(xiàn)有的控制方法是通過(guò)提取控制偏差電流Ie，通過(guò)PI控制實(shí)現(xiàn)Boost電流環(huán)，在功率較小，母線波紋不大的時(shí)候能夠滿(mǎn)足要求，但是當(dāng)輸出功率增大，母線電壓波紋變大之后，Boost電流波紋也隨之增大，若直流輸入為光伏電池板，隨著電流搏動(dòng)，輸入電壓也隨之波動(dòng)，必然會(huì)影響電池板的最大功率點(diǎn)跟蹤。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，現(xiàn)旨在提供一種逆變器Boost電流環(huán)矢量輔助控制方法，以使輸出的電流不因母線波紋影響而搏動(dòng)。

具體技術(shù)方案如下：

一種逆變器Boost電流環(huán)矢量輔助控制方法，提供第一采集單元用于實(shí)時(shí)采集偏差電流，還包括：

采集步驟，提供第二采集單元用于實(shí)時(shí)采集母線波紋；

分解步驟，提供第一正交提取器對(duì)所述偏差電流進(jìn)行正交分解，得到第一實(shí)數(shù)分量以及第一虛數(shù)分量；

提供第二正交提取器對(duì)所述母線波紋進(jìn)行正交分解，得到第二實(shí)數(shù)分量以及第二虛數(shù)分量；

運(yùn)算步驟，提供第一矢量合成單元以生成第一控制電流，所述第一控制電流為一第一中間分量與第二中間分量之和，所述第一中間分量為第一實(shí)數(shù)分量乘以第二實(shí)數(shù)分量，所述第二中間分量為第一虛數(shù)分量乘以第二虛數(shù)分量；

提供第二矢量合成單元以生成第二控制電流，所述第二控制電流為一第三中間分量與第四中間分量之差，所述第三中間分量為第一虛數(shù)分量乘以第二實(shí)數(shù)分量，所述第二中間分量為第一實(shí)數(shù)分量乘以第二虛數(shù)分量；

控制步驟，提供積分控制器，分別對(duì)第一控制電流和第二控制電流進(jìn)行積分控制以使第一控制電流和第二控制電流為零。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第一矢量合成單元包括第一乘法器，所述第一乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述第一實(shí)數(shù)分量和第二實(shí)數(shù)分量的乘法運(yùn)算以得到第一中間分量。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第一矢量合成單元包括第二乘法器，所述第二乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述第一虛數(shù)分量和第二虛數(shù)分量的乘法運(yùn)算以得到第二中間分量。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第一矢量合成單元包括第一加法器，所述第一加法器用于實(shí)現(xiàn)所述第一中間分量和第二中間分量的求和運(yùn)算以得到第一控制電流。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第二矢量合成單元包括第三乘法器，所述第三乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述第一虛數(shù)分量和第二實(shí)數(shù)分量的的乘法運(yùn)算以得到所述第三中間分量。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第二矢量單元包括第四乘法器，所述第四乘法器用于實(shí)現(xiàn)所述第一實(shí)數(shù)分量和第二虛數(shù)分量之間的乘法運(yùn)算以得到所述第四中間分量。

進(jìn)一步地，所述運(yùn)算步驟中，所述第二矢量單元包括第一減法器，所述第一減法器用于實(shí)現(xiàn)所述第三中間分量和第四中間分量的減法運(yùn)算以得到所述第二控制電流。

進(jìn)一步地，所述控制步驟中，所述積分控制器包括第一積分控制單元，所述第一積分控制單元的兩個(gè)輸入端分別接收第二實(shí)數(shù)分量和第一控制電流。

進(jìn)一步地，所述控制步驟中，所述積分控制器包括第二積分控制單元，所述第二積分控制單元的兩個(gè)輸入端分別接收第二虛數(shù)分量和第二控制電流。

進(jìn)一步地，所述控制步驟中，還包括第二減法器，所述第二減法器的兩個(gè)輸入端分別耦接于第一積分控制單元以及第二積分控制單元。

上述技術(shù)方案的積極效果是：

上述的逆變器Boost電流環(huán)矢量輔助控制方法，通過(guò)母線波紋采集以及誤差電流采集，同時(shí)進(jìn)行閉環(huán)控制處理，在頻率變化的情況下，該控制方法相比于比例諧振控制器更為穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的一種光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)鋱D；

圖2為現(xiàn)有的一種光伏并網(wǎng)逆變器控制方法框架圖；

圖3為本發(fā)明的一種光伏并網(wǎng)逆變器控制方法框架圖；

圖4為本發(fā)明的第一正交提取單元框架圖；

圖5為本發(fā)明的電流矢量分析圖；

附圖中：1、升壓側(cè)；2、逆變側(cè)；101、第一采集單元；102、第二采集單元；200、PI控制單元；301、第一正交提取器；302、第二正交提取器；401、第一乘法器；402、第二乘法器；403、第三乘法器；404、第四乘法器；411、第一加法器；421、第一減法器；422、第二減法器；431、第一積分控制丹云；432、第二積分控制單元。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖1至附圖5對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案作具體闡述，但以下內(nèi)容不作為本發(fā)明的限定。

參照?qǐng)D1所示，現(xiàn)有的光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如下，定義Vpv為Boost輸入電壓，Vbus為Boost輸出電壓，Idc為Boost電流，L為Boost電感值，Ton為BoostPwm的開(kāi)通系數(shù)取值范圍0-1，定義Boost電路工作在連續(xù)電流模式下，求單個(gè)PWM周期內(nèi)電流增量

化簡(jiǎn)為：

在電流環(huán)控制周期內(nèi)，Vpv可以認(rèn)為是一個(gè)常量，則電流環(huán)的控制輸出為BoostPwm，Vbus紋波為干擾源。

SIMULINK中采用PI控制單元實(shí)現(xiàn)Boost電流環(huán)，在功率比較小，母線紋波不大的時(shí)候能夠滿(mǎn)足要求，但是當(dāng)輸出功率增大，母線電壓紋波變大之后,Boost電流紋波也隨之增大。若直流輸入為光伏電池板，隨著電流波動(dòng)，輸入電壓也隨之波動(dòng)，必然會(huì)影響池板的最大功率點(diǎn)跟蹤。PI控制單元原理如下是控制領(lǐng)域最基礎(chǔ)的控制方法。P為比例，I為積分，PI控制單元的輸出為輸入×比例+輸入的積分。PI控制器的傳遞函數(shù)為

本文提出的控制策略主旨為使用PI控制器控制直流量，借助正交正弦提取器補(bǔ)償干擾的交流量。一種逆變器Boost電流環(huán)矢量輔助控制方法，提供第一采集單元101用于實(shí)時(shí)采集偏差電流Ie,偏差電流Ie的提取通過(guò)減法器實(shí)現(xiàn)，還包括：

采集步驟，提供第二采集單元102用于實(shí)時(shí)采集母線波紋；如圖3所示，第二采集單元102用于采集母線波紋，為母線2倍工頻紋波，也就是通過(guò)對(duì)Vbus的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到母線波紋，先對(duì)母線電壓進(jìn)行低通濾波，母線電壓減去低通濾波值即得到母線紋波，把結(jié)果輸入正交正弦提取器即得到紋波實(shí)數(shù)X和虛數(shù)Y。

紋波計(jì)算的傳遞函數(shù)

分解步驟，提供第一正交提取器301對(duì)所述偏差電流進(jìn)行正交分解，得到第一實(shí)數(shù)分量以及第一虛數(shù)分量；提供第二正交提取器302對(duì)所述母線波紋進(jìn)行正交分解，得到第二實(shí)數(shù)分量以及第二虛數(shù)分量；通過(guò)正交正弦提取器(圖中5)提取母線紋波的第二實(shí)數(shù)分量X、第二虛數(shù)分量Y，再提取電流控制偏差的第一實(shí)數(shù)分量Ieα、第一虛數(shù)分量Ieβ進(jìn)行運(yùn)算輸出控制電流紋波為零。正交正弦提取器離散狀態(tài)方程：

其中X(n),Y(n)為正交正弦提取器輸出，U(n)為提取器的輸入，a∈(0,1)為濾波系數(shù)，T為采樣周期，ω為提取的正弦信號(hào)中心頻率。對(duì)母線紋波進(jìn)行正交提取，得到X為與紋波同相位的正弦信號(hào)，得到Y(jié)為相位滯后90°的正弦信號(hào)，幅值均與母線紋波相同。同理對(duì)直流電流控制偏差進(jìn)行正交提取，得到Ieα、Ieβ。

運(yùn)算步驟，提供第一矢量合成單元以生成第一控制電流，所述第一控制電流為一第一中間分量與第二中間分量之和，所述第一中間分量為第一實(shí)數(shù)分量乘以第二實(shí)數(shù)分量，所述第二中間分量為第一虛數(shù)分量乘以第二虛數(shù)分量；

提供第二矢量合成單元以生成第二控制電流，所述第二控制電流為一第三中間分量與第四中間分量之差，所述第三中間分量為第一虛數(shù)分量乘以第二實(shí)數(shù)分量，所述第二中間分量為第一實(shí)數(shù)分量乘以第二虛數(shù)分量；

所述運(yùn)算步驟中，所述第一矢量合成單元包括第一乘法器401，所述第一乘法器401用于實(shí)現(xiàn)所述第一實(shí)數(shù)分量和第二實(shí)數(shù)分量的乘法運(yùn)算以得到第一中間分量。所述第一矢量合成單元包括第二乘法器402，所述第二乘法器402用于實(shí)現(xiàn)所述第一虛數(shù)分量和第二虛數(shù)分量的乘法運(yùn)算以得到第二中間分量。所述第一矢量合成單元包括第一加法器411，所述第一加法器411用于實(shí)現(xiàn)所述第一中間分量和第二中間分量的求和運(yùn)算以得到第一控制電流。所述第二矢量合成單元包括第三乘法器403，所述第三乘法器403用于實(shí)現(xiàn)所述第一虛數(shù)分量和第二實(shí)數(shù)分量的的乘法運(yùn)算以得到所述第三中間分量。所述第二矢量單元包括第四乘法器404，所述第四乘法器404用于實(shí)現(xiàn)所述第一實(shí)數(shù)分量和第二虛數(shù)分量之間的乘法運(yùn)算以得到所述第四中間分量。所述第二矢量單元包括第一減法器421，所述第一減法器421用于實(shí)現(xiàn)所述第三中間分量和第四中間分量的減法運(yùn)算以得到所述第二控制電流。以母線紋波的實(shí)軸和虛軸構(gòu)建平面直角坐標(biāo)系，Ieα為Boost電流控制誤差實(shí)數(shù)，Ieβ為虛數(shù)，再參考母線紋波的向量(X,Y),構(gòu)建d-q軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，參照?qǐng)D5所示，將Boost電流控制偏差分解為Ied,Ieq:

Ied＝Ieα×cosθ+Ieβ×sinθ

Ieq＝Ieβ×cosθ-Ieα×sinθ

對(duì)Ied,Ieq分別作積分控制，使Ied,Ieq為零；

輸出為

便達(dá)成了控制目標(biāo)得到盡可能小的Boost電流紋波。但是直接應(yīng)用這2條公式存在一個(gè)問(wèn)題，求cosθ需要開(kāi)平方和除法運(yùn)算，對(duì)MCU負(fù)擔(dān)大，而且在母線紋波較小時(shí)誤差偏大。所以，本文將公式中cosθ替換為X，sinθ替換為Y，減少CPU計(jì)算量，使得輸出跟隨母線紋波增大而增大。對(duì)其進(jìn)行積分并耦合輸出得出圖3所示控制框架。

控制步驟，提供積分控制器，分別對(duì)第一控制電流和第二控制電流進(jìn)行積分控制以使第一控制電流和第二控制電流為零。所述控制步驟中，所述積分控制器包括第一積分控制單元，所述第一積分控制單元的兩個(gè)輸入端分別接收第二實(shí)數(shù)分量和第一控制電流。所述積分控制器包括第二積分控制單元432，所述第二積分控制單元432的兩個(gè)輸入端分別接收第二虛數(shù)分量和第二控制電流。還包括第二減法器422，所述第二減法器422的兩個(gè)輸入端分別耦接于第一積分控制單元以及第二積分控制單元432。

以上僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見(jiàn)的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。