[發(fā)明專利]一種基于功率前饋的魯棒雙環(huán)光伏并網(wǎng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110427510.3
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102447268A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅安;陳燕東;張慶海;謝三軍;呂志鵬;金國彬;徐欣慰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能電網(wǎng)、太陽能發(fā)電領(lǐng)域，具體是一種基于功率前饋的魯棒雙環(huán)光伏并網(wǎng)控制方法。?

背景技術(shù)

隨著生態(tài)環(huán)境的惡化和不可再生能源的日益衰竭，節(jié)能減排和新能源技術(shù)已成為當前的研究熱點。太陽能作為一種豐富的無污染清潔能源成為解決能源問題的重要途徑，隨著可再生能源通過構(gòu)建分布式發(fā)電結(jié)構(gòu)與低壓配電網(wǎng)連接，作為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)的并網(wǎng)控制策略，其研究已日益受到重視。如何提高逆變器的整體轉(zhuǎn)換效率和功率因數(shù)、以及降低并網(wǎng)電流的畸變率已成為研究的目標和重點。?

單相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，為了減少并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流的高次諧波，逆變器大多采用SPWM調(diào)制技術(shù)。由于直流側(cè)電壓的波動可能通過逆變器引起并網(wǎng)電流的畸變，因而需要構(gòu)建電壓閉環(huán)來穩(wěn)定直流側(cè)電壓。為了減小電流畸變和加快系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)，需要構(gòu)建電流內(nèi)環(huán)對并網(wǎng)電流進行控制。因此，目前的并網(wǎng)逆變器大多采用雙閉環(huán)控制策略。?

為了簡化系統(tǒng)控制和方便工程應(yīng)用，直流側(cè)電壓外環(huán)大多采用PI控制器，電流內(nèi)環(huán)是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，因此是目前并網(wǎng)控制的研究重點，電流控制主要包括PI控制、比例諧振(PR)控制、預(yù)測電流控制、無差拍控制、自適應(yīng)滯環(huán)控制、重復(fù)控制、模糊控制、魯棒控制等方法。?

常用的滯環(huán)電流控制比較簡單，魯棒性強，但開關(guān)頻率對負載參數(shù)依?賴性強，因此電流紋波較大。傳統(tǒng)的PI控制器設(shè)計簡單、易于實現(xiàn)，但對于電流控制，PI控制器跟蹤正弦交流參考量具有較大的穩(wěn)態(tài)誤差，不適用于電流并網(wǎng)控制。比例諧振(PR)控制器在諧振頻率下具有無窮大的增益，可以零穩(wěn)態(tài)誤差地跟蹤交流參考電流。但由于二階帶通濾波器在諧振頻率下為廣義積分器，而且在數(shù)字系統(tǒng)中，難以獲得諧振頻率條件下的無窮大增益。?

無差拍電流控制作為一種基于電路模型的控制方法，具有良好的動態(tài)響應(yīng)，且在較低的開關(guān)頻率下也可使輸出電流快速準確地跟蹤指令電流，因而被廣泛應(yīng)用于并網(wǎng)逆變器中。但無差拍控制器存在著延時和依賴精確的電氣模型參數(shù)(并網(wǎng)電感量)等不足。一方面，由于并網(wǎng)電感量在實際中無法精確檢測，因此代入無差拍控制器中的電感器存在一定偏差，而這將極大影響無差拍控制的穩(wěn)定裕度和控制精度。另一方面，與大多數(shù)控制方法一樣，在工程實踐中，存在包含滯后一拍控制、PWM動作延時、采樣時延和死區(qū)時間等延時問題。對此，文獻提出了延時補償?shù)姆椒ǎ纯紤]電氣參數(shù)的不吻合，有些僅對控制延時進行了補償，從而影響了系統(tǒng)精度和穩(wěn)定裕度。?

考慮到并網(wǎng)電感參數(shù)偏差和控制延時，國內(nèi)外學者也提出了一種魯棒預(yù)測電流控制策略用來補償延時和增強系統(tǒng)魯棒性，但其采用的模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計器和自適應(yīng)誤差校正控制器等方法相對復(fù)雜，難于應(yīng)用于實際的單相光伏并網(wǎng)逆變器中。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于功?率前饋的魯棒雙環(huán)光伏并網(wǎng)控制方法，克服現(xiàn)有雙閉環(huán)控制方法的不足，解決無差拍控制中存在的滯后一拍控制、PWM動作延時、死區(qū)時間延時以及電感參數(shù)不匹配等問題。?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于功率前饋的魯棒雙環(huán)光伏并網(wǎng)控制方法，該方法的具體步驟為：?

(1)在每個采樣周期的起始點，DSP控制器啟動A/D轉(zhuǎn)換器，對電網(wǎng)電壓u_s、直流側(cè)電壓u_dc、光伏輸出電壓u_pv，并網(wǎng)電流i_s、光伏輸入電流i_pv，分別進行采樣，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過并行接口送給DSP控制器進行處理；?

(2)功率前饋控制以及前饋電流指令的獲取：DSP控制器根據(jù)光伏電壓和光伏電流的瞬時值進行最大功率點(MPPT)跟蹤，并計算出每個采樣周期的有功功率P_pv，同時，DSP在單個電網(wǎng)周期內(nèi)計算出該電網(wǎng)周期內(nèi)的電網(wǎng)電壓有效值U_s，前饋電流幅值指令I(lǐng)_pr^*可由下列公式計算出：?