专利名称：一种光伏并网逆变器及其控制方法
技术领域：
本发明涉及电力电子非线性智能控制领域，具体涉及一种基于BP神经网络的光伏并网逆变器及其控制方法。
背景技术：
光伏并网发电是太阳能发电的主流技术，该技术涉及半导体新材料、电力电子新技术、现代控制理论于一体，是当今世界新能源利用的研究热点技术之一。光伏并网逆变器是一种将太阳能电池输出的直流电转变为交流电的电路装置(DC-AC)，是一种强非线性系统。对于DC-AC开关功率逆变器这种强非线性系统，常规的线性控制算法无法取得满意的效果，线性化模型难以真实地从物理本质上揭示逆变器的各种动态特性，因而就很难进一步提闻系统的各种性能。目前，光伏并网逆变器的同步控制多采用线性控制方法，如PI控制、滞环控制、无差拍控制等。这些线性控制方法因算法简单而被广泛应用于光伏并网逆变器的同步控制中，但它们在实际应用中的缺陷显而易见PI控制的缺点是幅值和相位存在原理性误差， 而且该误差的改善与系统的稳定性是一对矛盾；滞环控制由于开关频率不固定，开关管所承受的电压应力较大，实际设计难度大；无差拍控制则要求有精确的负载和系统模型，在具体应用中受到限制；线性控制方法存在的这些缺点很大程度上影响了光伏并网逆变器的可靠性和输出精度。另外，光伏并网逆变器的负载是电网，而电网是一个复杂的非线性系统，它存在多种不确定因素，具有难以确切描述的非线性特性，这就要求光伏并网逆变器具有自组织、自学习、自适应能力以及较强的容错能力，传统的线性化控制方法已经无法满足这样的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种具有更高的智能和更高的输出精度，并能适应各种电网环境，能提高光伏并网发电系统的稳定性和可靠性的光伏并网逆变器及其控制方法。本发明的目的是通过下述的技术方案来实现的—种光伏并网逆变器，包括最大功率点跟踪模块、功率开关管对象、等效滤波器、 锁相环(PLL)、电网扰动测量模块、电流变送器、电压变送器和BP (Back Propagation)神经网络控制模块，电压变送器的输出端连接至锁相环的输入端；BP神经网络控制模块分别与最大功率点跟踪模块和锁相环的输出端、电网扰动测量模块的输出端、电流变送器的输出端相连，作为BP神经网络控制模块的三个输入端；BP神经网络控制模块的输出端与功率开关管对象输入端相连，三个输入端的信号经BP神经网络控制模块计算后，输出至功率开关管对象，功率开关管对象的输出端与等效滤波器的输入端连接。所述的BP神经网络控制模块为三层网络结构，分为输入层、隐含层和输出层。所述的BP神经网络控制模块为DSP、FPGA或单片机。
一种光伏并网逆变器的控制方法，包括以下步骤(I)设置一个包括最大功率点跟踪模块、功率开关管对象、等效滤波器、锁相环、电网扰动测量模块、电流变送器、电压变送器和BP神经网络控制模块的光伏并网逆变器，公共电网电压分别与电压变送器和电网扰动测量模块的输入端相连接，电压变送器输出端连接至锁相环的输入端，锁相环输出的电网电压的频率与相位信号与光伏电池板的电压和电流经最大功率点跟踪模块后输出的电流信号相乘后作为BP神经网络控制模块的一个输入信号;公共电网电压经过电网扰动测量模块后输出的电压信号作为BP神经网络控制模块的第二个输入信号；馈入电网的电流经电流变送器后得到电流信号作为BP神经网络控制模块的第三个输入信号；(2) BP神经网络控制模块的输出端与功率开关管对象输入端相连，三个输入端的信号经BP神经网络控制模块计算后，输出至功率开关管对象，功率开关管对象的输出信号受到公共电网的扰动后，经过等效滤波器，输出电流馈入公共电网。所述最大功率点跟踪模块和锁相环的输出端输出的是光伏电池板的电压和电流经最大功率点跟踪模块后输出的电流信号与锁相环输出的电网电压的频率与相位信号相乘得到导师信号。所述的电网扰动测量模块的输出信号为公共电网电压经过电网扰动测量模块后的电压信号。所述的电流变送器的输出信号为馈入电网的电流流经电流变送器后产生的电流信号。所述的光伏并网逆变器控制方法的整体过程为光伏电池板的电压Upv和电流Ipv经最大功率点跟踪模块后输出IMPPT，Imppt与锁相环的输出sin(W +妁相乘得到导师信号IKEF，所得到的导师信号Ikef作为BP神经网络控制模块的一个输入量；公共电网电压UMd分别与电压变送器、电网扰动测量模块的输入端相连接，电压变送器输出端连接至锁相环的输入端，电网扰动测量模块的输出Uf连接到BP神经网络控制模块的另一个输入端；馈入电网的电流Itoid经电流变送器后得到Γ toid，作为BP 神经网络控制模块的第三个输入，因此，本发明所采用的BP神经网络控制模块的输入信号矢量包含三个输入分量，即I' &id，Iiffip，UF ;BP神经网络控制模块的输出与功率开关管对象输入端相连；功率开关管对象的输出受到公共电网的扰动(等效为相加)后，经过等效滤波器模块，输出电流Itoid馈入公共电网。其中最大功率点跟踪模块计算出当前的最大功率点输出电流Imppt,锁相环模块计算出电网电压的频率与相位，最大功率点跟踪模块与锁相环模块的输出相乘后产生导师信号
权利要求
1.一种光伏并网逆变器，其特征在于包括最大功率点跟踪模块、功率开关管对象、等效滤波器、锁相环、电网扰动测量模块、电流变送器、电压变送器和BP神经网络控制模块， 电压变送器的输出端连接至锁相环的输入端；BP神经网络控制模块分别与最大功率点跟踪模块和锁相环的输出端、电网扰动测量模块的输出端、电流变送器的输出端相连，作为BP 神经网络控制模块的三个输入端；BP神经网络控制模块的输出端与功率开关管对象输入端相连，三个输入端的信号经BP神经网络控制模块计算后，输出至功率开关管对象，功率开关管对象的输出端与等效滤波器的输入端连接。
2.如权利要求I所述的光伏并网逆变器，其特征在于所述的BP神经网络控制模块为三层网络结构，分为输入层、隐含层和输出层。
3.如权利要求I所述的光伏并网逆变器，其特征在于所述的BP神经网络控制模块为 DSP、FPGA或单片机。
4.一种光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于包括以下步骤(1)设置一个包括最大功率点跟踪模块、功率开关管对象、等效滤波器、锁相环、电网扰动测量模块、电流变送器、电压变送器和BP神经网络控制模块的光伏并网逆变器，公共电网电压分别与电压变送器和电网扰动测量模块的输入端相连接，电压变送器输出端连接至锁相环的输入端，锁相环输出的电网电压的频率与相位信号与光伏电池板的电压和电流经最大功率点跟踪模块后输出的电流信号相乘后作为BP神经网络控制模块的一个输入信号;公共电网电压经过电网扰动测量模块后输出的电压信号作为BP神经网络控制模块的第二个输入信号；馈入电网的电流经电流变送器后得到电流信号作为BP神经网络控制模块的第三个输入信号；(2)BP神经网络控制模块的输出端与功率开关管对象输入端相连，三个输入端的信号经BP神经网络控制模块计算后，输出至功率开关管对象，功率开关管对象的输出信号受到公共电网的扰动后，经过等效滤波器，输出电流馈入公共电网。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述最大功率点跟踪模块和锁相环的输出端输出的是光伏电池板的电压和电流经最大功率点跟踪模块后输出的电流信号与锁相环输出的电网电压的频率与相位信号相乘得到导师信号。
6.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的电网扰动测量模块的输出信号为公共电网电压经过电网扰动测量模块后的电压信号。
7.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于所述的电流变送器的输出信号为馈入电网的电流流经电流变送器后产生的电流信号。
全文摘要
本发明公开了一种光伏并网逆变器及其控制方法，逆变器包括最大功率点跟踪模块、功率开关管对象、等效滤波器、锁相环、电网扰动测量模块、电流变送器、电压变送器和BP神经网络控制模块，电压变送器的输出端连接至锁相环的输入端；BP神经网络控制模块分别与最大功率点跟踪模块和锁相环的输出端、电网扰动测量模块的输出端、电流变送器的输出端相连，作为BP神经网络控制模块的三个输入端；BP神经网络控制模块的输出端与功率开关管对象输入端相连，功率开关管对象的输出端与等效滤波器的输入端连接。本发明具有更高的智能和输出精度，并能适应各种电网环境，能提高光伏并网发电系统的稳定性和可靠性。
文档编号H02J3/38GK102593862SQ20121002333
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月2日 优先权日2012年2月2日
发明者何婷婷, 廖志贤, 罗晓曙, 闭金杰 申请人:广西师范大学