[發明專利]單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法

在審

• 申請號: 201310742124.2
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104753080A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 粟時平;劉桂英;粟淵愷;李莎;明志勇;鄧明鋒;左鵬輝;鄧宇恩
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于電力系統領域，涉及一種基于混成系統自動機理論的單相光伏電源并網逆變器的控制方法。

背景技術

太陽能光伏發電作為所有可再生能源中最具發展潛力的發電技術之一，并網逆變器是整個光伏并網發電系統中連接光伏陣列和主電網的核心元件，主要任務是將光伏陣列發出的電能穩定、安全、可靠、高效的輸入到主電網中，其控制策略的性能直接影響著整個光伏并網系統是否能夠穩定、安全、可靠、高效地運行。單相光伏發電作為電力系統的新興電源，其非確定性輸出特性帶來了電力的生產、傳輸和使用過程的復雜多變，使得單相光伏并網發電系統呈現出顯著的不確定性、非線性和非純一性，成為包含離散事件和連續變量動態行為及其相互作用的混成系統，難以用反映連續行為的微分方程來描述，增加了單相光伏并網發電系統控制過程的復雜性。

現有的基于連續時間系統連續動態模型的單相光伏發電并網逆變器控制方法，其最大優勢是能夠對被控系統采用經典的微分數學方法進行建模。然而，由于用于單相光伏發電并網的電力電子變流器并網逆變器的工作機理是典型的開關行為，其電力電子器件的開通與關斷為離散事件行為，開關狀態確定后的電路工作模態為連續變量行為，由于單相光伏發電的出力存在很大的隨機性和間歇性，既有離散事件行為，又有連續變量行為。這些離散事件行為和連續變量行為并不是彼此孤立的，還是相互影響、相互作用的，因此，單相光伏并網發電系統含有離散事件行為和連續變量及其相互作用，存在明顯的不確定性、非線性和非純一性，是典型的混成系統。現有的基于連續時間系統連續動態模型的單相光伏發電并網逆變器的控制方法，本質上忽略了功率器件的開關特性，忽略了光伏發電出力的隨機性和間歇性特性，使用單一的連續行為模式來近似非純一的混成行為模式，在這種簡化的模型上設計控制器有較大的局限性，無法客觀反映單相光伏發電并網運行的變化規律，控制效果在原理上只能趨近而不能完全一致，總是存在不可控成分。

鑒于現有的基于連續時間系統連續動態模型的單相光伏發電并網逆變器控制方法的上述不足，本發明提出一種單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法，采用能充分、真實、全程、精細地反映單相光伏發電并網運行過程的行為特征的混成自動機模型，不僅可以增強單相光伏發電中分布式電源并網的靈活性，而且可以提高單相光伏發電并網逆變器的工作特性，消除單相光伏發電和主電網之間的電能質量污染，實現單相光伏發電友好并網，使單相光伏發電成為改善主電網的電能質量、供電可靠性、運行安全性的有效支撐。

發明內容

本發明的目的是提出一種更能充分、真實、全程、精細地反映單相光伏發電并網逆變器運行的行為特征的高效控制方法，克服現有的基于連續時間系統連續動態模型的單相光伏發電并網逆變器控制方法的不足，解決現有單相光伏發電并網逆變器控制方法因使用單一的連續行為模式來近似非純一的混成行為模式而產生的在控制原理上只能趨近而不能完全一致、總是存在不可控成分的技術問題。

本發明單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法，采用混成系統理論中的混成自動機模型，對單相光伏發電并網運行過程進行充分、真實、全程、精細地建模，設計出混成自動機控制系統對單相光伏發電并網逆變器的輸出進行動態控制。

本發明中的單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法的單相光伏電源并網逆變器控制系統包括指令信號檢測單元、指令信號切換單元、PWM信號生成單元、驅動單元。

本發明中的單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法的包括單相光伏并網逆變器動態工作過程的混成自動機模型建模算法和光伏并網逆變器控制PWM信號產生算法。

本發明中的單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法的單相光伏并網逆變器動態工作過程的混成自動機模型建模算法包括并網逆變器工作的不同功能的切換算法和和單相光伏電源并網逆變器動態工作過程的原理建模算法。

本發明中的單相光伏電源并網逆變器混成自動機控制方法的單相光伏發電并網逆變器控制的PWM信號產生算法包括指令信號檢測算法、指令信號切換算法和PWM信號生成算法。

指令信號檢測算法包括光伏電源最大功率點跟蹤控制器輸出的電壓電流檢測算法，并網逆變器輸出的電壓、電流的檢測算法，電網的電壓、電流、頻率、有功電流、無功電流、諧波的檢測算法。

指令信號切換算法承擔并網逆變器用于有功輸送、無功補償、諧波濾波及其綜合的功能對相應的指令信號的調取的算法。

PWM信號生成算法包括并網逆變器用于有功輸送、無功補償、諧波濾波及其綜合的不同功能的PWM信號生成的算法。