[發明專利]一種基于極點配置與重復控制相結合的兩級式光伏并網控制系統

無效

• 申請號: 201010299124.6
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN101950983A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 周雪松;宋代春;馬幼捷;陳浩;劉思佳;梁芳;權博
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/12
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明用于太陽能并網光伏發電行業，屬于電力電子技術和控制理論交叉技術領域，特別是一種基于極點配置與重復控制相結合的兩級式光伏并網控制系統。

【背景技術】

能源是人類生存和發展的物質基礎，關乎到國家安全及國際地位，一直以來備受矚目。而今，隨著化石能源的緊張和環境污染的加劇，可再生資源的利用備受矚目，太陽能以其普遍、豐富、清潔成為人們利用的焦點。目前作為太陽能主要利用方式之一的光伏發電得到了快速發展。

光伏發電系統主要由太陽能電池陣列和必要的電力電子變換設備兩部分構成。獨立發電不僅成本高而且不穩定，連續供電可靠性低，并網是將來的必然趨勢。在并網光伏發電系統中，對電網的跟蹤控制直接關系到輸出電能的質量和系統的運行效率，是系統的核心和技術關鍵，控制系統的性能在很大程度上決定著并網的成敗，一種合理的控制策略就顯得十分必要。現在使用的各種控制方法各存有自身缺陷，不能兼顧響應速度、控制指標、系統設計及穩定性。例如：PID控制動態響應快，但輸出波形畸變嚴重；無差拍控制方法雖為實時控制，電流響應快，輸出電壓電流不含特定次諧波，但功率器件的開關頻率不固定，會導致電流頻譜較寬，可能引起間接的諧波干擾，導致濾波電路設計困難。滑模控制表現出對系統參數變化和負載擾動的不敏感性和魯棒性并具有良好的動態特性。但是滑模控制存在理想滑模切換面難以選取、控制效果受采樣頻率的影響等弱點，它還存在高頻抖動現象且設計中需知道系統不確定性參數和擾動的界限，抖動使系統無法精確定位等。有鑒于此，采用對周期性擾動有抑制作用的重復控制技術來設計并網控制器，一方面它可以消除由逆變器自身的死區效應引起的波形畸變，同時它對非線性負荷引起的諧波也有一定的抑制作用。所以，基于重復控制技術來設計并網逆變器有一定的前景。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種基于極點配置與重復控制相結合的兩級式光伏并網控制系統，它使上述所說的采用對周期性擾動有抑制作用的重復控制技術來設計并網控制器成為現實，它不僅可將光伏電池發出的直流電轉換為交流電，并且還可對頻率、電壓、電流、相位、有功與無功等進行控制，決定了送入電網的電能質量并關乎系統能量轉換效率，是一種用于太陽能并網光伏發電行業的新技術。

本發明的技術方案：

1一種基于極點配置與重復控制相結合的兩級式光伏并網控制系統，其特征在于該系統包括：光伏陣列、boost變換器、三相逆變器、三相LCL濾波器及控制電路組成，它們間的具體連接關系為：光伏陣列輸出接入boost變換器，經升壓后送入三相逆變器，逆變器的輸出連接至LCL濾波器，電能經濾波后接入電網；其中，控制電路包括信號檢測、調理回路及DSP數據處理器等，連接形式如圖一所示。

工作時首先采集逆變器直流側電壓、電流，電網電壓、相位及并網電流，根據能量守恒原則在外環PI控制器的作用下得到并網電流的參考輸入信號；通過互感器采集系統狀態變量，然后依次經過電壓形成、濾波電路調理后送入AD轉換器，最后送入DSP控制器，經控制律作用輸出六路PWM信號。最終實現將光伏電池輸出的直流電逆變成交流電送入電網，完成太陽能光伏發電的并網控制。

這其中，一種基于極點配置與重復控制技術的控制方法體現在控制律中。由圖3列寫LCL濾波器的狀態空間方程，導出并網電流I₂與逆變橋輸出U_k之間的傳遞函數，如下所示