一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种能够同时实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及并网控制的用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，包括与逆变器相连的光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块，所述光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块相连的无源功率控制器。本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，能够同时实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及并网控制等功能；光伏并网逆变器采用无源非线性控制策略，具有算法设计简单、可调参数少、鲁棒性强等优点；光伏阵列采用基于功率控制的变步长电导增量算法实现最大功率点的跟踪，具有分析过程简单，实现方便，能够同时兼顾到响应速度、跟踪精度以及直流母线电容电压的稳定性等要求。
【专利说明】
—种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种逆变器控制器，尤其是一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器。
【背景技术】
[0002]太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。在此背景下，研究光伏并网发电系统的关键技术对于太阳能光伏发电的应用及发展具有重要的现实意义。
[0003]光伏并网逆变器是将光伏阵列输出的直流电转换成符合电网要求的交流电再输入电网的设备，是光伏并网发电系统中能量转换与控制的核心，其性能的优良不仅影响和决定着整个系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行，而且也是影响整个系统使用寿命的主要因素。多数光伏并网逆变器均采用电压型PWM逆变器拓扑结构，此结构具有功率因数可控、网侧电流正弦化等优点。因此，在拓扑结构一定的情况下，光伏并网逆变器的性能取决于控制策略。国内现有较为成熟的控制策略有数字PID控制、滑模变结构控制、模糊控制、重复控制、无差拍控制等，同时，国外的学者也有对其他方法的研究。现今，针对光伏并网逆变器是一个多变量、强耦合的典型非线性系统，国内外又涌现出一些较为有效的非线性控制策略，诸如反馈线性化控制、基于Lyapunov稳定性理论的控制、自抗扰控制、无源控制等。
[0004]同时，对于光伏并网发电系统而言，由于环境如光照强度、电池板温度等经常随时间发生变化，导致了光伏阵列不能持续工作于最大功率点处，继而降低了光伏并网发电系统的能量转换效率，减少了光伏阵列向电网或负荷注入的电能。因此，为适应周边环境的变化，获取光伏阵列的最大输出功率，提高光伏阵列的利用率，需要开展对MPPT技术的研究。目前，MPPT的控制技术研究已经取得了很多的成果，国内外已经提出了多种MPPT方法，主要包括恒定电压法、开路电压法、短路电流法、功率回授法、扰动观察法、电导增量法、占空比扰动法、三点重心比较法、最优梯度法、间歇扫描跟踪法、功率数学模型法、实际测量法、模糊逻辑法、神经网络预测法等。其中，比较成熟的算法有恒定电压法、扰动观察法和电导增量法。针对这三种算法的不足，许多学者又相继提出了相应的改进算法，包括恒定电压法启动结合变步长的扰动观察法、恒定电压法启动结合变步长的电导增量法、恒定电压法结合电导增量法等，其基本思想都是以0.78倍的开路电压作为电压初始基准值，控制输出电压移动到最大功率点电压附近，然后启动变步长或小步长算法，即当距离最大功率点比较远时，步长取较大，跟踪速度加快；当距离最大功率点比较近时，步长取较小，防止在最大功率点附近的振荡现象。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种能够同时实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及并网控制的用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器。
[0006]实现本发明目的的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，包括与逆变器相连的光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块，所述光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块相连的无源功率控制器。
[0007]本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器的有益效果如下:
[0008]本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，能够同时实现光伏阵列最大功率点的跟踪以及并网控制等功能；光伏并网逆变器采用无源非线性控制策略，具有算法设计简单、可调参数少、鲁棒性强等优点；光伏阵列采用基于功率控制的变步长电导增量算法实现最大功率点的跟踪，具有分析过程简单，实现方便，能够同时兼顾到响应速度、跟踪精度以及直流母线电容电压的稳定性等要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示，本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，包括与逆变器I相连的光伏控制模块2和空间矢量脉冲宽度调制模块3，所述光伏控制模块2和空间矢量脉冲宽度调制模块3相连的无源功率控制器4。
[0011]本发明的一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器的优点如下:
[0012]本发明针对光伏并网逆变器数学模型的非线性与无源性，基于能量控制思想的无源非线性控制理论作为逆变器的控制策略，分别对输出的有功功率和无功功率进行解耦控制，以满足单位功率因数、输出电流正弦度等控制要求。该控制策略具有算法设计简单、可调参数少、鲁棒性强等优点。同时，为实现光伏阵列的最大功率点跟踪，通过对现有的MPPT算法的对比分析，本发明提出一种基于功率控制的变步长电导增量算法，该算法直接选择光伏阵列的输出功率作为控制量，判定时无论光伏阵列工作在最大功率点的哪一侧，其变化方向总是增加或保持不变。该算法分析过程简单，实现方便，能够同时兼顾到响应速度、跟踪精度以及直流母线电容电压的稳定性等要求。
[0013]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于单级三相光伏并网逆变器的新型控制器，其特征在于:包括与逆变器相连的光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块，所述光伏控制模块和空间矢量脉冲宽度调制模块相连的无源功率控制器。
【文档编号】H02M7/537GK104348186SQ201410591863
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】邱丛波, 板子一隆 申请人:武汉醒观澜科技有限公司