[发明专利]光伏发电变流器的并网发电控制方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及光伏发电变流控制技术，具体说就是一种光伏发电变流器的并网发电控制方法。

（二）背景技术

随着常规能源的不断枯竭以及环境严重的污染，作为可再生、无污染的太阳能，已经备受关注。光伏发电变流器是太阳能发电系统中的核心部件，其性能的好坏直接关乎到能否高效、稳定、安全的利用太阳能。光伏发电变流器的控制策略是其性能的关键所在。

目前此类变流器现有技术存在难以做到定向准确、难以有效控制直流母线电压稳定，闭环控制策略实现最大功率点跟踪的控制达不到快速准确稳定的跟踪目的。传统的产品中基于PI控制的空间矢量控制存在一定的局限性。其他变流器控制器存在结构简单、通常不设置反馈通道、系统参数的敏感度较高、电流动态响应较慢、电流畸变比较严重等缺点和不足。

（三）发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏发电变流器的并网发电控制方法。

本发明的目的是这样实现的：所述的光伏发电变流器的并网发电控制方法，它包括电网电压软件锁相、电压外环建立、电流控制和电网电压定向矢量控制，所述的电网电压软件锁相采用软件三相锁相环的方法，锁相环由鉴相器、环路滤波器和振荡器构成，首先通过坐标变换将三相电压转换到d-q坐标系下，为使d轴分量与电压矢量完全同相，设定q轴电压参考值vq_ref=0，将q轴电压偏差值vq_err作为鉴相器输出的角度偏差;经过PI调节器输出得到频率，再经过一个积分环节得到角度值，当电网电压中只存在正序基波分量时，其d-q坐标系下稳态值为直流量,通过控制q轴分量为零，实现相位频率锁定，当电网电压q轴分量恒定为零时，锁相环已经准确锁定了电网电压相位，由于锁相环内部采用了闭环结构，可以有效抑制电网轻微扰动对相位检测带来的干扰；所述的电压外环建立是将电压环控制器设计为：

式中：为有功电流值，为直流母线电压，为有功电网电压值，为比例增益系数，为积分系数，为积分因子 ，为电压环参考电压；  

其中电压环参考电压经过光伏蓄电池的最大功率点跟踪控制调整后得到；所述的电流控制采用电流预测的无差拍控制，建立在两相旋转坐标系下，采用空间矢量调制方法，实现定开关频率下电流环的快速动态响应，将三相PWM控制器在坐标系下的数学模型改写成离散模式为：

      

设主控制周期与PWM周期同为，由于处理器计算需要一定时间，在实际系统中采样点与PWM更新时刻之间存在控制延时，其中为延时因子且，这样实际的控制周期内系统的离散数学模型将变为：

   

为了消除控制延时，通过设计恰当的观测器可以成功预测到目标时刻的电流值，采用一种双采样时序实现电流预测算法，在一个PWM周期内进行两次采样，表示第j次采样的电流值，其中，这样由于本控制器采用空间矢量调制技术，电压矢量的分配在一个PWM周期中是对称的，分别记为，忽略电网电压的变化以及电阻项的影响，有以下等式成立：

                     

综上电流观测值来预测第j次采样的电流值为：

                              

通过电流预测，可以在时刻到来前计算到其电流值，并进一步通过无差拍控制算法得到逆变器的输出电压，在到来后立即由SVPWM模块调制输出该电压矢量，从而使得计算延时得到最大化补偿；所述的电网电压定向矢量控制采用双闭环级联式控制结构：电压外环、电流内环，电压环的主要作用是控制直流母线电压；电流环则根据电压环给出的电流指令对交流侧输入电流进行控制，并实现单位功率因数运行，具体为：电网电压定向矢量控制算法先将电网电压矢量通过坐标变换由三相静止坐标系变换到两相静止垂直坐标系，再由两相静止垂直坐标系变换到两相同步旋转坐标系，将同步旋转坐标系的轴按电网电压矢量定向，并网侧变换器交流侧电流矢量的轴分量即为有功电流，轴分量为无功电流， 从系统数学模型可看出变换器交流侧电流的分量存在着相互耦合，难以实现并网侧电流矢量的轴分量单独控制，为此采用前馈解耦控制。 

本发明采用的电网电压定向矢量控制方法可以做到定向准确、控制直流母线电压稳定，实现最大功率点跟踪控制。针对电流环进行无差拍控制，电流环根据电压环给出的电流指令对交流侧输入电流进行控制，并实现单位功率因数运行。采用前馈解耦控制方法，能实现稳定的并网运行。

（四）附图说明

图1为光伏发电系统结构图；

图2为本发明的软件三相电压锁相环结构框图；