专利名称：一种基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法
技术领域：
本发明属于光伏发电系统控制领域，特别是一种基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法。
背景技术：
在电力电子变换装置中，三相光伏并网逆变器能够将电能回馈到电网，它具有直流电压稳定，出电流正弦化，能量双向流动等优点，在太阳能、风能等可再生能源的利用中得到广泛的应用。为了达到优良的控制性能，已经提出了很多控制方式，有间接电流控制、直接电流控制、直接功率控制等。由于三相光伏并网逆变器本身具有强耦合的非线性特性，大多数的控制方法都依赖于近似线性化的模型或者带补偿的线性控制器，这些方法在诸如具有大电 容的特定条件下或者有限的工作范围内才能正常工作，并且开关频率的不固定也给滤波器的设计带来论难。利用常规的方法设计控制器会使系统的性能受到影响。采用SPWM调制策略进行三相光伏并网逆变器的设计，其直流电压利用率低，被控量为时变交流变量，控制相对复杂。中国专利CN101604848公开了 “单级三相光伏并网系统的模糊滑膜控制方法”，它争对光伏并网系统提出了模糊滑膜控制方法，其主要利用前馈补偿来补偿dq轴电流之间互相耦合的部分。虽然其使用的模糊滑膜控制可以用于非线性系统中，能够解决由于外部干扰以及系统内部参数摄动等导致的系统建模不精确的问题，比较适合于光伏并网这种强非线性系统，比单纯的滑膜控制鲁棒性、稳定性、动态响应性能好一些；但是也存在着缺点，系统模型始终处于非线性状态，光伏并网系统的全局稳定性仍然有着不确定性，其开关的频繁切换会给系统带来更多的非线性因素，这大大影响着控制器的处理效果。保证光伏三相光伏并网逆变器系统的全局稳定性，利用解耦控制来提高其静态性能和动态性能是必要的。逆系统方法作为非线性系统反馈线性化控制的新理论，它不依赖于对非线性系统的求解或者稳定性分析，只需讨论系统的反馈变换，将光伏三相光伏并网逆变器这一多变量、非线性、强耦合的系统进行精确线性化来实现解耦控制，具有直观，简便和易于理解的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制效率高，简单可靠，适用范围广的基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法。实现本发明目的的技术解决方案为一种基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法，包括以下步骤步骤一、检测电网侧三相电压ua、ub、u。和三相电流ia、ib、i。，分别对三相电压和三相电流进行abc/dq变换，得到dq轴上的瞬时有功分量id，Ud和瞬时无功分量iq，Uq,同时用电压传感器和电流传感器分别对三相光伏并网逆变器直流侧电压ud。和直流侧电流ig采样；步骤二、对步骤一中采样得到的直流侧电压和直流侧电流采用最大功率点跟踪方法，得到给定直流电流;将给定直流电流^与经过数字滤波器Fl (S)滤波后的瞬时有功电流分量id相减的差值、给定并网逆变器输出的q轴无功电流^与经过数字滤波器F2(S)滤波后的瞬时无功电流分量i,相减的差值分别作为变系数滑膜控制器的两个输入，其中，设置并网逆变器输出的q轴无功电/Tu/ =0；步骤三、将步骤一中获得的瞬时有功分量id，ud、瞬时无功分量ifU,和三相光伏并网逆变器直流侧电压ud。作为逆系统模型的状态变量X的五个分量；将步骤二中变系数滑膜控制器的输出信号分别作为逆系统的输入Vl，V2来构建逆系统模型如下
权利要求
1.一种基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、检测电网侧三相电压Ua、ub、u。和三相电流ia、ib、i。，分别对三相电压和三相电流进行abc/dq变换，得到dq轴上的瞬时有功分量id，Ud和瞬时无功分量i,，Uq,同时用电压传感器和电流传感器分别对三相光伏并网逆变器直流侧电压ud。和直流侧电流ig采样；步骤二、对步骤一中采样得到的直流侧电压和直流侧电流采用最大功率点跟踪方法，得到给定直流电流^ ;将给定直流电流<与经过数字滤波器Fl (S)滤波后的瞬时有功电流分量id相减的差值、给定并网逆变器输出的q轴无功电流<与经过数字滤波器F2 (S)滤波后的瞬时无功电流分量i,相减的差值分别作为变系数滑膜控制器的两个输入，其中，设置并网逆变器输出的q轴无功电流4 =0; 步骤三、将步骤一中获得的瞬时有功分量id，Ud、瞬时无功分量i,，Uq和三相光伏并网逆变器直流侧电压Ud。作为逆系统模型的状态变量X的五个分量；将步骤二中变系数滑膜控制器的输出信号分别作为逆系统的输入Vl，V2来构建逆系统模型如下 2Rx, 2coLx, 2u f 2Lv,it =--L +-L + ----L X3X3X3 X3 _ IRx2 ImLxl , 2uq 2Lv1 JCjJCj 式中，U1^u2为逆系统模型的输出信号，R为包括电抗器电阻在内的每相线路的电阻；L为每相交流线电抗器的电感；V1，V2为Y阶逆系统模型输入，Υ = {1 1} ；ω为电网电压矢量的旋转角速度，[X1 X2 X3It= [id iq UdJτ ； 步骤四，将逆系统与三相光伏并网逆变器串联，构成一个伪线性系统，通过逆系统的输出七、 进而控制三相光伏并网逆变器的开关管的PWM脉冲信号的输出。
2.根据权利要求I所述的基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述步骤二中变系数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为大于零的常数，sgn()为符号函数，k1;k2的初值通过极点配置的方法获得，同时k1; k2的取值满足赫尔韦兹多项式条件。
3.根据权利要求I所述的基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法，其特征在于所述步骤四中通过逆系统的输出U1, U2控制三相光伏并网逆变器的的开关管的PWM脉冲信号的输出，具体为逆系统的输出U1, U2经过逆park变换后得到二相静止坐标系下的信号Ua与U0，然后通过空间矢量脉宽调制SVPWM调制后，经数字信号处理器DSP处理得到占空比信号sa，sb, s。，进而驱动三相光伏并网逆变器的开关。
全文摘要
本发明公开了一种基于逆系统的三相光伏并网逆变器的控制方法，采用非线性逆系统方法推导出三相光伏并网逆变器的逆系统模型，构造出伪线性系统，对有功电流、无功电流、直流电压进行解耦控制，通过独立控制有功电流、无功电流，实现对电网的有功输出和单位功率因数控制。该控制方法控制效率高，简单可靠，适用范围广。
文档编号H02M7/5387GK102832643SQ20121034949
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者徐进, 孙善勤, 刘婉丽, 刘伟 申请人:中船重工鹏力(南京)新能源科技有限公司