[发明专利]一种并网光伏发电系统的工作方法

说明书

(一)技术领域

本发明用于太阳能并网光伏发电行业，属于电力电子技术和控制理论交叉领域，特别是一种并网光伏发电系统的工作方法。

(二)背景技术

随着世界能源紧张和环境污染的加剧，可再生资源的利用备受瞩目。而太阳能以其普遍、丰富、清洁成为人们利用的焦点。而今，太阳能正在完成着从补充能源向替代能源的过渡。目前，太阳能利用主要有两种形式：热利用和光伏发电利用。其中，隶属于发电利用的光伏并网是太阳能利用的发展趋势。

光伏系统主要由太阳能电池阵列和必要的电力电子变换设备两部分构成。在光伏并网发电系统中，对电网的跟踪控制直接关系到输出的电能质量和系统的运行效率，是系统的核心和技术关键。现在使用的各种控制方法各存有自身缺陷，不能兼顾响应速度、控制指标、系统设计及稳定性。例如：PID控制动态响应快，但输出波形畸变严重；无差拍控制方法虽为实时控制，电流响应快，输出电压电流不含特定次谐波，但功率器件的开关频率不固定，会导致电流频谱较宽，可能引起间接的谐波干扰，导致滤波电路设计困难。滑模控制表现出对系统参数变化和负载扰动的不敏感性和鲁棒性并具有良好的动态特性。但是滑模控制存在理想滑模切换面难以选取、控制效果受采样频率的影响等弱点，它还存在高频抖动现象且设计中需知道系统不确定性参数和扰动的界限，抖动使系统无法精确定位等。有鉴于此，采用对周期性扰动有抑制作用的重复控制技术来设计并网控制器，一方面它可以消除由逆变器自身的死区效应引起的波形畸变，同时它对非线性负荷引起的谐波也有一定的抑制作用。所以，基于重复控制技术来设计并网逆变器有一定的前景。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种并网光伏发电系统的工作方法，它使上述所说的采用对周期性扰动有抑制作用的重复控制技术来设计并网控制器成为现实，不仅可将光伏电池发出的直流电转换为交流电，并且还可对频率、电压、电流、相位、有功与无功、等进行控制，决定了送入电网的电能质量并关乎系统能量转换效率，是一种用于太阳能并网光伏发电行业的新技术。

本发明的技术方案：一种并网光伏发电系统，其特征在于它是由锁相环、电流互感器、重复控制器以及PWM产生器组成；所说的电流互感器和锁相环的输出分别连接重复控制器的两个输入，重复控制器的输出接入PWM产生器，PWM产生器的输出接到四路IGBT控制输入端。

上述所说的锁相环为获取电网电压相位并将其送入重复控制器的一个输入端，它在控制器内部与标准正弦信号相乘得到控制所需的参考信号，使逆变器输出电压、频率、相位必须与电网电压一致，做到以单位功率因数并网。

上述所说的电流互感器用于检测并网电流的大小并将其视为外部扰动输入到重复控制器的另一端，以期减小系统误差。

一种并网光伏发电系统的工作方法，其特征在于由以下步骤构成：

(1)首先采集电网电压相位及并网电流：将得到的电压相位与标准50Hz的正弦波相乘得到控制输入的参考信号，它和被视为扰动信号的并网电流一起作为输入接入重复控制器；经重复控制器内部运算便得到控制逆变器的调制信号，将该信号送入PWM产生器中，与三角波比较，产生驱动逆变器的四路信号。该并网在输入功率与输出功率平衡这一前提下进行，由此确保系统稳定工作；

(2)设计重复控制器：将传统控制方法与重复控制方法混合使用，对含有滤波器的逆变器建模采用常规的状态空间平均法建模，在此模型的基础上设计重复控制器，最终实现对并网逆变器的精确控制。

(3)设定逆变器的调制比m、开关频率f_c及单位周期内采样次数N的值，其中，U_01m为逆变器输出基波电压幅值，U_d为逆变器直流侧电压值

U_01m≈m×U_d

N=fc50]]>

(4)将重复控制器的输出送入PWM产生器，后者将产生四路IGBT驱动信号完成对逆变器的开关操作，最终实现将光伏电池输出的直流电逆变成交流电送入电网，完成太阳能光伏发电的并网控制。

上述所说的步骤(2)中设计重复控制器包括以下步骤：