[發明專利]一種基于輸入/輸出線性化的準Z源逆變器光伏并網控制方法

有效

• 申請號: 201810304713.5
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108377000B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 李媛;方番
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 項霞

本發明提供了一種基于輸入/輸出線性化的準Z源逆變器光伏并網控制方法。本發明提出一種QZSI的輸入/輸出線性化建模方法以及QZSI并網控制策略，使得QZSI在工作點大幅變化時，能更好地跟蹤參考輸入電壓，降低直流側對交流側的影響，提高并網電流質量。

技術領域

本發明涉及光伏技術領域，特別是涉及一種基于輸入/輸出線性化的準Z源逆變器光伏并網控制方法。

背景技術

準Z源逆變器(Quasi-Z-Source Inverter，QZSI)是一種單級式DC-AC拓撲，在光伏系統的應用中受到廣泛關注和研究。為了實現QZSI并網運行，必須對QZSI進行系統性建模和控制。

已有研究指出QZSI阻抗源網絡的傳遞函數具有右半平面零點，使得阻抗源電容電壓在輸入電壓出現擾動時出現超調和振蕩。一些文獻提出PI控制、滑模控制、模糊控制、模型預測控制、無差拍控制等經典或現代控制方法，在一定工作場合可以使Z源逆變器獲得較好的參考跟蹤性能和直流側至交流側干擾的抑制能力。

狀態反饋精確線性化控制器設計方法是以微分幾何為基礎的非線性控制方法。許多文獻采用此方法實現了對電力電子系統的控制，表明通過適當的狀態反饋和坐標變化，可將復雜的非線性問題轉化為線性系統的控制器設計。與傳統小信號建模相比，反饋線性化過程不忽略高階非線性項，對變換有定義的整個區域都適用，能保證系統的輸入和輸出間有理想的線性關系，設計過程易于實現。

發明內容

本發明提出一種QZSI的輸入/輸出線性化建模方法以及QZSI并網控制策略，使得QZSI在工作點大幅變化時，能更好地跟蹤參考輸入電壓，降低直流側對交流側的影響，提高并網電流質量。

為達到上述目的，本發明提供了一種基于輸入/輸出線性化的準Z源逆變器光伏并網控制方法，包括如下步驟：

步驟一：列出QZSI的等效電路圖。所述等效電路圖包括直流側的等效電路圖和交流側的等效電路圖,所述QZSI由準Z源阻抗網絡和一個單相兩電平逆變器構成,準Z源阻抗網絡由兩個電感值一樣的電感、兩個電容值一樣的電容、二極管組成。

步驟二：定義四個狀態變量，得到直流側的狀態空間平均方程；所述四個狀態變量分別為準Z源阻抗網絡中的兩個電感的電感電流i_L1、i_L2及兩個電容的電壓v_C1、v_C2；采用狀態空間平均法得到直流側的狀態空間平均方程為：

其中，i_dc為準Z源阻抗網絡的負載電流；v_non-sh＝v_C1+v_C2；i_sh＝i_L1+i_L2；v_in為QZSI的準Z源阻抗網絡的輸入電壓。

步驟三：建立QZSI輸入/輸出反饋線性化模型，得到系統控制律為

其中，u為系統控制律，即為QZSI的直通占空比；L為準Z源阻抗網絡兩個電感的電感值，K為時間常數的倒數，I_ref為直通電流參考值；

步驟四：計算得到系統零動態

步驟五：采用k*(I_ref-i_sh)為控制律輸入，得到控制律輸出u，將所得控制律代入QZSI的直流控制系統，實現最大功率點跟蹤調節。

本發明的有益效果為：

(1)基于狀態反饋和微分幾何理論，提出合并傳統狀態變量生成直通電流、脈沖直流電壓兩個新的狀態變量，由此可以實現QZSI系統的非線性狀態函數模型精確線性化。