专利名称：一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置的制作方法
技术领域：
一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置技术领域：
[0001]本实用新型用于太阳能并网光伏发电行业，属于电力电子技术和控制理论交叉 技术领域，特别是一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置。背景技术：
[0002]能源是人类生存和发展的物质基础，关乎到国家安全及国际地位，一直以来备 受瞩目。而今，随着化石能源的紧张和环境污染的加剧，可再生资源的利用备受瞩目， 太阳能以其普遍、丰富、清洁成为人们利用的焦点。目前作为太阳能主要利用方式之一 的光伏发电得到了快速发展。[0003]光伏发电系统主要由太阳能电池阵列和必要的电力电子变换设备两部分构成。 独立发电不仅成本高而且不稳定，连续供电可靠性低，并网是将来的必然趋势。在并网 光伏发电系统中，对电网的跟踪控制直接关系到输出电能的质量和系统的运行效率，是 系统的核心和技术关键，控制系统的性能在很大程度上决定着并网的成败，一种合理的 控制策略就显得十分必要。现在使用的各种控制方法各存有自身缺陷，不能兼顾响应 速度、控制指标、系统设计及稳定性。例如PID控制动态响应快，但输出波形畸变严 重；无差拍控制方法虽为实时控制，电流响应快，输出电压电流不含特定次谐波，但功 率器件的开关频率不固定，会导致电流频谱较宽，可能引起间接的谐波干扰，导致滤波 电路设计困难。滑模控制表现出对系统参数变化和负载扰动的不敏感性和鲁棒性并具有 良好的动态特性。但是滑模控制存在理想滑模切换面难以选取、控制效果受采样频率的 影响等弱点，它还存在高频抖动现象且设计中需知道系统不确定性参数和扰动的界限， 抖动使系统无法精确定位等。有鉴于此，采用对周期性扰动有抑制作用的重复控制技术 来设计并网控制器，一方面它可以消除由逆变器自身的死区效应引起的波形畸变，同时 它对非线性负荷引起的谐波也有一定的抑制作用。所以，基于重复控制技术来设计并网 逆变器有一定的前景。
实用新型内容[0004]本实用新型的目的在于提供一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏 并网控制装置，它使上述所说的采用对周期性扰动有抑制作用的重复控制技术来设计并 网控制器成为现实，它不仅可将光伏电池发出的直流电转换为交流电，并且还可对频 率、电压、电流、相位、有功与无功等进行控制，决定了送入电网的电能质量并关乎系 统能量转换效率，是一种用于太阳能并网光伏发电行业的新技术。[0005]本实用新型的技术方案[0006]1 一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置，其特征在于 该装置包括光伏阵列、boost变换器、三相逆变器、三相LCL滤波器及控制电路组成， 它们间的具体连接关系为光伏阵列输出接入boost变换器，经升压后送入三相逆变器，逆变器的输出连接至LCL滤波器，电能经滤波后接入电网；其中，控制电路包括信号检 测、调理回路及DSP数据处理器等，连接形式如图一所示。[0007]工作时首先采集逆变器直流侧电压、电流，电网电压、相位及并网电流，根据 能量守恒原则在外环PI控制器的作用下得到并网电流的参考输入信号；通过互感器采集 系统状态变量，然后依次经过电压形成、滤波电路调理后送入AD转换器，最后送入DSP 控制器，经控制律作用输出六路PWM信号。最终实现将光伏电池输出的直流电逆变成 交流电送入电网，完成太阳能光伏发电的并网控制。[0008]这其中，一种基于极点配置与重复控制技术的控制方法体现在控制律中。由图 3列写LCL滤波器的状态空间方程，导出并网电流[2与逆变桥输出Uk之间的传递函数， 如下所示[0009]
权利要求1.一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置，其特征在于该 装置包括电路拓扑结构本装置主结构由光伏阵列、boost变换器、三相逆变器、三相LCL滤 波器及控制电路组成，它们间的具体连接关系为光伏阵列输出接入boost变换器，经升 压后送入三相逆变器，逆变器的输出连接至LCL滤波器，电能经滤波后接入电网；信号检测、调理电路通过电压互感器、电流互感器检测系统的电压、电流；电压 互感器用于测量电网电压及LCL滤波器中电容电压，电流互感器用于测量逆变器输出电 流和并网电流，所得的电压、电流经二次变比后送入电压形成回路，再滤波后送入中央 处理器DSP;调理电路中央处理器DSP:中央处理器DSP的输出端连接IGBT控制端；在中央处理器DSP 中程序对检测来的数据进行处理和计算，执行预定的控制算法。
2.根据权利要求1所说的一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控 制装置，其特征在于控制装置采用极点配置与重复控制技术共同来控制并网逆变器；控 制电路通过互感器采集系统状态变量，依次经过电压形成、滤波电路调理后送入AD转换 器，最后送入DSP控制器，经控制律作用输出六路PWM信号；这其中的控制律正是基 于极点配置与重复控制技术设计的。
3.根据权利要求1所说的一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控 制装置，其特征在于将基于状态反馈的极点配置与重复控制方法混合使用，所用的状态 变量是由信号检测电路而来；其控制律-基于状态反馈的极点配置与重复控制方法是以 DSP控制器为载体来实现并网控制的。
4.根据权利要求1所说的一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制 装置，其特征在于适用于两级式并网光伏系统，最大功率跟踪及电压的调整由boost变换 器实现，本控制装置主要针对逆变器展开。
专利摘要一种基于极点配置与重复控制相结合的两级式光伏并网控制装置，它能很好地将光伏电池输出的直流电逆变成交流电送入电网，使得谐波含量少，供电质量好，系统利用效率高，可在一定程度上提高系统稳定性，从而提高了整个光伏系统的性能；本实用新型的优越性和技术效果在于①采用数字控制，抗干扰能力强，系统可获得优良的精度和稳定性；②系统分工明确，控制效果明显前一级Boost变换器实现最大功率跟踪，后级逆变器完成直流侧电压稳定及并网逆变；系统可靠，鲁棒性好。③控制算法先进使用重复控制技术来克服了逆变器自身的死区效应及部分非线性负荷导致的谐波；运用基于状态反馈的极点配置来实现精确控制。
文档编号H02J3/38GK201813171SQ20102055133
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月8日 优先权日2010年10月8日
发明者刘思佳, 周雪松, 宋代春, 权博, 梁芳, 陈浩, 马幼捷 申请人:天津理工大学