[發明專利]一種光伏并網逆變器直流電壓環優化控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 201610040681.3
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105515049B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 盧遠宏;孫琳琳;張麗
• 申請（專利權）人: 北京京儀綠能電力系統工程有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司11331
• 代理人: 張良

技術領域

本發明涉及光伏電池控制領域，特別是涉及一種光伏并網逆變器直流電壓環優化控制方法及控制系統。

背景技術

光伏電池的I-V特性曲線具有非現象特征，且受到不斷變換的光照強度硬性，對光伏逆變器直流電壓環的高性能控制提出了很高的要求。

目前，對于光伏逆變器直流電壓環的控制，都是采用固定PI參數(比例P和積分I)控制，應用于恒定光照下光伏電池的特性曲線在各個運行電壓點的PI控制參數沒有差別，應用于變光照情況下光伏電池輸出曲線實施變化的PI控制參數也沒有區別，所以固定PI參數控制方式在光伏電池上的控制性能不具有普適性。

光伏電池的輸出特性曲線是非線性曲線，現有的固定PI參數控制缺點在于：難以在靜態和動態的各個運行電壓點上實現控制性能的靈活性，難以實現高性能電壓環控制，增加了前級MPPT控制和后級電流環控制的負責性。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種光伏并網逆變器直流電壓環優化控制方法及控制系統，通過簡化光伏電池為線性模型，可以計算變光照情況下的自適應控制參數來進行調節，提高對直流電壓環的控制性能。

本發明實現上述目的所采用的技術方案是：

根據本發明的一個方面，提供了一種光伏并網逆變器直流電壓環優化控制方法，包括以下步驟：

A、建立光伏電池線性簡化模型；

B、根據線性簡化模型建立自適應函數，求得PI調節模塊的自適應參數；

C、利用PI的自適應參數對直流電壓環進行控制。

進一步的，建立線性簡化模型的步驟包括：在額定光照強度和額定溫度條件下，在運行電壓點的鄰域范圍內，結合逆變器的直流支撐電容，將光伏電池電路簡化為線性模型；簡化的線性模型依據戴維南等效電源定理，逆變器的直流支撐電容兩端電壓的數學模型公式為：

其中，U_dc為光伏電池工作電壓，V_ocs為光伏電池線性簡化模型的開路電壓，E_d為交流電壓幅值，R_s為光伏電池線性簡化模型的等效電阻，I_d為交流電流幅值，C為直流電流電容；

采用PI調節模塊的控制系統為：

其中，I_dref為交流電流幅值指令值，U_dcref為直流電壓指令值，K_p為PI調節模塊自適應參數中的比例系數，K_i為PI調節模塊自適應參數中的積分系數，s為拉普拉斯算子。

進一步的，在簡化的線性模型的控制線路中，在加入前饋參數前，包含PI調節模塊的直流電壓開環傳遞函數：

其中，K_c為交流電流幅值I_d的計算系數，K_c＝I_dcin/I_d，I_dcin為不含電容電流的直流電流，T_s為開關周期；

上式可簡化為：

其中，K＝K_cR_sK_i，T＝3T_s；

根據典型I型系統的設計方法計算PI調節模塊在額定光照強度和額定溫度情況下的自適應參數K_p和K_i：

進一步的，光伏電池的工程模型為：

其中，C₁、C₂為光伏電池參數，V_oc為標準光照下光伏電池的實際開路電壓，I_sc為標準光照下光伏電池的實際短路電流；

若已知額定光照強度S_ref下光伏電池某工作點的直流電壓積分系數取值為K_i0，那么在實際光照強度S時，根據自適應參數K_i與K_i0存在的比例關系，在不同光照強度條件下的自適應參數K_i的二次適應計算方式為：

其中，K_i0為在額定光照強度和額定溫度情況下的預設積分系數，I_dc0為預設直流工作電流值。