阅读说明：本技术 一种逆变器最优输出控制方法和装置 (inverter optimal output control method and device ) 是由 鲁海波 黄敏 方刚 卢进军 于 2019-08-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种逆变器最优输出控制方法,包括以下步骤：步骤1：计算逆变器当前的逆变功率；步骤2：判断逆变器当前的逆变功率所属的功率等级,获得该对应的输出控制环参数调节限值和调节步长；步骤3：计算调节前逆变器输出信号的总谐波电流值；步骤4：按照调节步长和调节方向对输出控制环的参数进行调节；步骤5：计算调节后逆变器输出信号的总谐波电流值；步骤6：判断调节后相比调节前逆变器输出信号的总谐波电流值是否变大,若变大则改变调节方向后返回步骤3,否则维持当前调节方向并返回步骤3。本发明能够保证逆变器适应不同的现场电网工况,使逆变器的输出性能达到最优。(The invention relates to an optimal output control method of an inverter, which comprises the following steps: step 1: calculating the current inversion power of the inverter; step 2: judging the power grade of the current inversion power of the inverter to obtain the corresponding output control loop parameter regulation limit value and regulation step length; and step 3: calculating the total harmonic current value of the output signal of the inverter before regulation; and 4, step 4: adjusting parameters of the output control loop according to the adjustment step length and the adjustment direction; and 5: calculating the total harmonic current value of the regulated output signal of the inverter; step 6: and (3) judging whether the total harmonic current value of the output signal of the inverter after adjustment is larger than that before adjustment, if so, changing the adjustment direction and returning to the step (3), otherwise, maintaining the current adjustment direction and returning to the step (3). The invention can ensure that the inverter is suitable for different field power grid working conditions, so that the output performance of the inverter is optimal.)

一种逆变器最优输出控制方法和装置

技术领域

本发明属于光伏发电领域，具体涉及到光伏系统中对逆变器的输出进行控制的方法和装置。

背景技术

逆变器在逆变控制器的控制下工作。现有的逆变控制器一般使用常规PI控制环来实现控制功能。由于PI控制环中的参数固定，受限于电网高阻抗以及电网质量等现场不利工况，其逆变输出的电能质量不能达到最优。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证逆变器适应不同的现场电网工况，使逆变器的输出性能达到最优的逆变器最优输出控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种逆变器最优输出控制方法，用于通过调节输出控制环的参数而控制逆变器的输出，所述逆变器最优输出控制方法包括以下步骤：

步骤1：计算所述逆变器当前的逆变功率；

步骤2：判断所述逆变器当前的逆变功率所属的功率等级，获得该功率等级对应的输出控制环参数调节限值和调节步长，并设置调节方向；

步骤3：计算调节前所述逆变器输出信号的n次总谐波电流值；

步骤4：在所述输出控制环参数调节限值所限制的范围内，按照所述调节步长和所述调节方向对所述输出控制环的参数进行调节；

步骤5：计算调节后所述逆变器输出信号的n次总谐波电流值；

步骤6：判断调节后所述逆变器输出信号的n次总谐波电流值相比调节前所述逆变器输出信号的n次总谐波电流值是否变大，若变大则改变调节方向后返回步骤3，否则维持当前调节方向并返回步骤3。

所述步骤1中，根据所述逆变器的逆变采样电流和逆变采样电压，采用积分方法计算所述逆变器当前的逆变功率。

所述步骤2中，调节方向初始设置为增。

所述步骤3中，根据所述逆变器的逆变采样电流，并使用相关性方法计算调节前所述逆变器输出信号的2～7次总谐波电流值；所述步骤5中，也根据所述逆变器的逆变采样电流，并使用相关性方法计算调节后所述逆变器输出信号的2～7次总谐波电流值。

预先将所述逆变器的逆变功率划分为五个所述功率等级，并预设每个所述功率等级对应的输出控制环参数调节限值和调节步长。

本发明还提供一种能够保证逆变器适应不同的现场电网工况，使逆变器的输出性能达到最优的逆变器最优输出控制装置，其包括采用上述逆变器最优输出控制方法来控制所述逆变器的逆变控制器。所述逆变控制器通过所述输出控制环而输出用于控制所述逆变器的 PWM信号。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过对输出控制环参数的动态调节，能够保证逆变器适应不同的现场电网工况，使逆变器的输出性能达到最优。

附图说明

附图1为本发明的逆变器最优输出控制方法的流程示意图。

附图2为本发明的逆变器最优输出控制方法中判断逆变器的逆变功率所属的功率等级的流程图。

附图3为本发明的逆变器最优输出控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种通过调节输出控制环的参数而控制逆变器的输出的逆变器最优输出控制方法，包括准备阶段和实施阶段。

在准备阶段，预先将逆变器的逆变功率依据功率节点值P[k]划分为多个功率等级，并预设每个功率等级对应的输出控制环参数调节限值和调节步长。功率节点值P[k]用于划分功率等级，因此也可称之为等级功率P[k]。在本实施例中，功率节点值P[k]设置四个，分别为 P[1]、P[2]、P[3]、P[4]，且P[1]＜P[2]＜P[3]＜P[4]，则逆变功率划分为5个功率等级。若逆变器的逆变功率P＜P[1]则属于第1个功率等级，若P[1]≤逆变器的逆变功率P＜P[2]则属于第2个功率等级，若P[2]≤逆变器的逆变功率P＜P[3]则属于第3个功率等级，若P[3]≤逆变器的逆变功率P＜P[4]则属于第4个功率等级，若逆变器的逆变功率P≥P[4]则属于第5个功率等级。对于每个功率等级，其输出控制环参数调节限值包括输出控制环的参数Kp_inv 的最大值KpMax[i]和最小值KpMin[i]、输出控制环的参数Ki_inv的最大值KiMax[i]和最小值KiMin[i]，调节步长包括输出控制环的参数Kp_inv的调节步长KpStep[i]、输出控制环的参数Ki_inv的调节步长KiStep[i]。其中i＝1，2，3，4，5为功率等级编码。以上设置的各调节限值需要利用具体逆变器进行调试确认。

在实施阶段，需要实时监测逆变器输出的逆变采样电流和逆变采样电压，该逆变器最优输出控制方法如附图3所示，包括以下步骤：

步骤1：计算逆变器当前的逆变功率。

该步骤中，根据逆变器的逆变采样电流和逆变采样电压，采用积分方法计算逆变器当前的逆变功率P：

其中：

n：采样点数，n＝0,1,2,…,M-1；

M：一个周期采样点总数；

v[nT]：逆变采样电压值；

i[nT]：逆变采样电流值。

步骤2：判断逆变器当前的逆变功率所属的功率等级，获得该功率等级对应的输出控制环参数调节限值和调节步长，并设置调节方向。

如附图2所示，判断逆变器当前的逆变功率所属的功率等级的流程如下：计算出逆变器的逆变功率P后，判断逆变功率P＜P[1]是否成立，若成立则逆变器当前的逆变功率所属的功率等级为第1级，否则判断逆变功率P＜P[2]是否成立，若成立则逆变器当前的逆变功率所属的功率等级为第2级，否则判断逆变功率P＜P[3]是否成立，若成立则逆变器当前的逆变功率所属的功率等级为第3级，否则判断逆变功率P＜P[4]是否成立，若成立则逆变器当前的逆变功率所属的功率等级为第4级，否则逆变器当前的逆变功率所属的功率等级为第5 级。确定好逆变器当前的逆变功率所属的功率等级后，即可获取该功率等级对应预设的输出控制环参数调节限值和调节步长，且调节方向初始设置为增。

在逆变器当前的逆变功率所属的功率等级不变的情况下，继续执行以下步骤。

步骤3：计算调节前逆变器输出信号的n次总谐波电流值。

该步骤中，根据逆变器的逆变采样电流，并使用相关性方法计算调节前逆变器输出信号的2～7次总谐波电流值，具体为：先使用相关性方法提取逆变器输出信号的2～7次电流谐波有效值IH[h]，h＝2～7，再计算调节前逆变器输出信号的2～7次总谐波电流值IHT。

电流谐波有效值IH[h]的计算方法为：

总谐波电流值IHT的计算方法为：

其中：

n：采样点数，n＝0,1,2,…,M-1；

M：一个周期采样点总数；

f₁：额定电网频率；

T：采样周期；

h：谐波次数，h＝2，3，4，5，6，7；

i[nT]：逆变采样电流值；

A[h]：h次电流谐波余弦幅值；

B[h]：h次电流谐波正弦幅值；

IH[h]：h次电流谐波有效值。

步骤4：在输出控制环参数调节限值所限制的范围内，按照调节步长和调节方向对输出控制环的参数进行调节。

在首次调节时，按照调节方向的初始设置，即增方向进行调节，输出控制环的参数初始化为对应的最小值，即Kp_inv＝KpMin[i]、Ki_inv＝KiMin[i]。而后续调节时则根据前一次调节的结果决定调节方向。

当调节方向为增时，仅需判断调节后的输出控制环参数是否小于或等于对应最大值；当调节方向为减时，仅需判断调节后的输出控制环参数是否大于或等于对应最小值。

步骤5：计算调节后逆变器输出信号的n次谐波电流。

调节完输出控制环的参数后，继续实时监测逆变器输出的逆变采样电流和逆变采样电压，从而也根据逆变器的逆变采样电流，并使用相关性方法计算调节后逆变器输出信号的 2～7次总谐波电流值，计算方法与步骤3中的计算方法相同。

步骤6：判断调节后逆变器输出信号的n次谐波电流相比调节前逆变器输出信号的n次谐波电流是否变大，若变大则改变调节方向后返回步骤3，否则维持当前调节方向并返回步骤3。

上述逆变器最优输出控制方法在控制逆变器的逆变控制器中实施，从而该逆变控制器形成一种逆变器最优输出控制装置。如附图1所示，逆变控制器的输入，即逆变器最优输出控制方法的输入参数为逆变器输出的逆变采样电流和逆变采样电压、参考逆变电流。逆变控制器通过输出控制环输出用于控制逆变器的PWM信号。其中输出控制环的参数通过前述逆变器最优输出控制方法进行动态调整。

以上方案通过实时监测输出电流谐波，动态的调节输出控制环参数，从而保证逆变器能够适应不同的现场电网工况，使逆变输出特性达到最优。该方案解决了常规控制方法因逆变控制参数固定，受限于现场电网高阻抗于电网质量等不利工况，其逆变电流特性不能达到最优的问题。通过实时监测逆变电流谐波参数，动态调节逆变控制参数，以使逆变电流特性达到最优，并且根据逆变器当前功率划分相对应的功率等级段，以限制控制参数可调节的范围和调节步长，从而提高了控制器的准确度和稳定性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。