專利名稱：一種基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電系統(tǒng)控制領(lǐng)域，特別是一種基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法。
背景技術(shù)：
在電力電子變換裝置中，三相光伏并網(wǎng)逆變器能夠?qū)㈦娔芑仞伒诫娋W(wǎng)，它具有直流電壓穩(wěn)定，出電流正弦化，能量雙向流動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在太陽能、風(fēng)能等可再生能源的利用中得到廣泛的應(yīng)用。為了達(dá)到優(yōu)良的控制性能，已經(jīng)提出了很多控制方式，有間接電流控制、直接電流控制、直接功率控制等。由于三相光伏并網(wǎng)逆變器本身具有強(qiáng)耦合的非線性特性，大多數(shù)的控制方法都依賴于近似線性化的模型或者帶補(bǔ)償?shù)木€性控制器，這些方法在諸如具有大電 容的特定條件下或者有限的工作范圍內(nèi)才能正常工作，并且開關(guān)頻率的不固定也給濾波器的設(shè)計(jì)帶來論難。利用常規(guī)的方法設(shè)計(jì)控制器會(huì)使系統(tǒng)的性能受到影響。采用SPWM調(diào)制策略進(jìn)行三相光伏并網(wǎng)逆變器的設(shè)計(jì)，其直流電壓利用率低，被控量為時(shí)變交流變量，控制相對復(fù)雜。中國專利CN101604848公開了 “單級三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的模糊滑膜控制方法”，它爭對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)提出了模糊滑膜控制方法，其主要利用前饋補(bǔ)償來補(bǔ)償dq軸電流之間互相耦合的部分。雖然其使用的模糊滑膜控制可以用于非線性系統(tǒng)中，能夠解決由于外部干擾以及系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)等導(dǎo)致的系統(tǒng)建模不精確的問題，比較適合于光伏并網(wǎng)這種強(qiáng)非線性系統(tǒng)，比單純的滑膜控制魯棒性、穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好一些；但是也存在著缺點(diǎn)，系統(tǒng)模型始終處于非線性狀態(tài)，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性仍然有著不確定性，其開關(guān)的頻繁切換會(huì)給系統(tǒng)帶來更多的非線性因素，這大大影響著控制器的處理效果。保證光伏三相光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性，利用解耦控制來提高其靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能是必要的。逆系統(tǒng)方法作為非線性系統(tǒng)反饋線性化控制的新理論，它不依賴于對非線性系統(tǒng)的求解或者穩(wěn)定性分析，只需討論系統(tǒng)的反饋?zhàn)儞Q，將光伏三相光伏并網(wǎng)逆變器這一多變量、非線性、強(qiáng)耦合的系統(tǒng)進(jìn)行精確線性化來實(shí)現(xiàn)解耦控制，具有直觀，簡便和易于理解的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種控制效率高，簡單可靠，適用范圍廣的基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括以下步驟步驟一、檢測電網(wǎng)側(cè)三相電壓ua、ub、u。和三相電流ia、ib、i。，分別對三相電壓和三相電流進(jìn)行abc/dq變換，得到dq軸上的瞬時(shí)有功分量id，Ud和瞬時(shí)無功分量iq，Uq,同時(shí)用電壓傳感器和電流傳感器分別對三相光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓ud。和直流側(cè)電流ig采樣；步驟二、對步驟一中采樣得到的直流側(cè)電壓和直流側(cè)電流采用最大功率點(diǎn)跟蹤方法，得到給定直流電流;將給定直流電流^與經(jīng)過數(shù)字濾波器Fl (S)濾波后的瞬時(shí)有功電流分量id相減的差值、給定并網(wǎng)逆變器輸出的q軸無功電流^與經(jīng)過數(shù)字濾波器F2(S)濾波后的瞬時(shí)無功電流分量i,相減的差值分別作為變系數(shù)滑膜控制器的兩個(gè)輸入，其中，設(shè)置并網(wǎng)逆變器輸出的q軸無功電/Tu/ =0；步驟三、將步驟一中獲得的瞬時(shí)有功分量id，ud、瞬時(shí)無功分量ifU,和三相光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓ud。作為逆系統(tǒng)模型的狀態(tài)變量X的五個(gè)分量；將步驟二中變系數(shù)滑膜控制器的輸出信號分別作為逆系統(tǒng)的輸入Vl，V2來構(gòu)建逆系統(tǒng)模型如下
權(quán)利要求
1.一種基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、檢測電網(wǎng)側(cè)三相電壓Ua、ub、u。和三相電流ia、ib、i。，分別對三相電壓和三相電流進(jìn)行abc/dq變換，得到dq軸上的瞬時(shí)有功分量id，Ud和瞬時(shí)無功分量i,，Uq,同時(shí)用電壓傳感器和電流傳感器分別對三相光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓ud。和直流側(cè)電流ig采樣；步驟二、對步驟一中采樣得到的直流側(cè)電壓和直流側(cè)電流采用最大功率點(diǎn)跟蹤方法，得到給定直流電流^ ;將給定直流電流<與經(jīng)過數(shù)字濾波器Fl (S)濾波后的瞬時(shí)有功電流分量id相減的差值、給定并網(wǎng)逆變器輸出的q軸無功電流<與經(jīng)過數(shù)字濾波器F2 (S)濾波后的瞬時(shí)無功電流分量i,相減的差值分別作為變系數(shù)滑膜控制器的兩個(gè)輸入，其中，設(shè)置并網(wǎng)逆變器輸出的q軸無功電流4 =0; 步驟三、將步驟一中獲得的瞬時(shí)有功分量id，Ud、瞬時(shí)無功分量i,，Uq和三相光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓Ud。作為逆系統(tǒng)模型的狀態(tài)變量X的五個(gè)分量；將步驟二中變系數(shù)滑膜控制器的輸出信號分別作為逆系統(tǒng)的輸入Vl，V2來構(gòu)建逆系統(tǒng)模型如下 2Rx, 2coLx, 2u f 2Lv,it =--L +-L + ----L X3X3X3 X3 _ IRx2 ImLxl , 2uq 2Lv1 JCjJCj 式中，U1^u2為逆系統(tǒng)模型的輸出信號，R為包括電抗器電阻在內(nèi)的每相線路的電阻；L為每相交流線電抗器的電感；V1，V2為Y階逆系統(tǒng)模型輸入，Υ = {1 1} ；ω為電網(wǎng)電壓矢量的旋轉(zhuǎn)角速度，[X1 X2 X3It= [id iq UdJτ ； 步驟四，將逆系統(tǒng)與三相光伏并網(wǎng)逆變器串聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)偽線性系統(tǒng)，通過逆系統(tǒng)的輸出七、 進(jìn)而控制三相光伏并網(wǎng)逆變器的開關(guān)管的PWM脈沖信號的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于，所述步驟二中變系數(shù)滑膜控制器的模型如下 J Vi =*4 +CJ1 Sgn(戎)[V2 =^2#2+o-2sgn(4) 式中，滑膜面#1=/:-4以及矣h O1, o2為大于零的常數(shù)，sgn()為符號函數(shù)，k1;k2的初值通過極點(diǎn)配置的方法獲得，同時(shí)k1; k2的取值滿足赫爾韋茲多項(xiàng)式條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于所述步驟四中通過逆系統(tǒng)的輸出U1, U2控制三相光伏并網(wǎng)逆變器的的開關(guān)管的PWM脈沖信號的輸出，具體為逆系統(tǒng)的輸出U1, U2經(jīng)過逆park變換后得到二相靜止坐標(biāo)系下的信號Ua與U0，然后通過空間矢量脈寬調(diào)制SVPWM調(diào)制后，經(jīng)數(shù)字信號處理器DSP處理得到占空比信號sa，sb, s。，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)三相光伏并網(wǎng)逆變器的開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于逆系統(tǒng)的三相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，采用非線性逆系統(tǒng)方法推導(dǎo)出三相光伏并網(wǎng)逆變器的逆系統(tǒng)模型，構(gòu)造出偽線性系統(tǒng)，對有功電流、無功電流、直流電壓進(jìn)行解耦控制，通過獨(dú)立控制有功電流、無功電流，實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)的有功輸出和單位功率因數(shù)控制。該控制方法控制效率高，簡單可靠，適用范圍廣。
文檔編號H02M7/5387GK102832643SQ20121034949
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者徐進(jìn), 孫善勤, 劉婉麗, 劉偉 申請人:中船重工鵬力(南京)新能源科技有限公司