[发明专利]一种单相太阳能发电多逆变器并联功率均分控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气自动化技术领域，具体是一种单相太阳能发电多逆变器并联功率均分控制方法。

背景技术

多台逆变器并联可实现大容量供电和冗余供电，被公认为当今逆变技术发展的重要方向之一。相对于单台大功率逆变器而言，多个小功率逆变器并联不仅能够降低成本，便于维护，而且更加灵活、可靠。通过改变并联逆变器的数目，可以获得不同的容量；通过逆变器的冗余并联，可以提高系统的可靠性。

采用多个逆变电源组成的太阳能发电系统，是大力发展可再生能源、提高供电电源可靠性，扩大供电系统容量的重要途径。逆变电源的并联运行，是交流电源系统从传统的集中式供电向分布式供电模式发展一个必须解决的关键技术。对于小型的分布式发电系统，其供电单元一般为并联型逆变电源。逆变单元的并联方式有多种，而无互联线的逆变器并联方式，则特别适合于并网逆变电源分散的太阳能发电系统。

无互联线并联技术通过借鉴同步发电机的自同步和电压下垂特性，实现模块间无信号线的并联。该方式中，一个逆变单元不依赖其他与之并联的逆变单元，采用频率和电压幅值的下垂特性，实现了有功功率和无功功率的均分，而且各并联单元之间相互电气隔离，使安装、维护方便；扩容也更加简单、快捷；运行更加可靠。其关键技术是通过调节模块自身的变量来实现系统中各模块间负载功率的分配，而负载功率一般包括有功功率和无功功率(若负载为非线性，还包括谐波功率)，对它们的调节，可以通过控制模块输出基波电压幅值和相位得以实现。

在这种控制方式中不存在各模块间的互联控制信号线，只需要将各模块的输出直接挂在电网或负载上，各模块通过检测自身的功率输出情况，并根据外特性下垂法来调节自己的输出电压的相位、幅值，从而实现各模块均分负载功率，消除模块间的环流。其结构简单，安装维修简便快捷，系统扩容方便，成本低；在有模块故障的情况下，系统仍能正常工作，系统的可靠性高。

逆变器要并联，要求各逆变器具有较快的动态响应，能对电流突变做出快速调整。电流控制采用电压外环电流内环的双环反馈控制器具有较高的稳定性和较快的动态响应，能够满足实际应用中人们对电源质量的要求和并联系统对逆变器动态响应的要求。

目前，并联系统中的各逆变单元采用的电流控制策略，一般为双环控制，外环为电压环，为增加系统的稳定性和消除静态误差，采用PI调节；内环为电流环，进行比例P调节，进一步提高系统的快速性和动态性能。传统PID调节器虽然控制适应性较好、算法简单明了，便于用单片机或DSP实现，但是其自身存在局限性：一方面是系统的采样量化误差降低了算法的控制精度；另一方面，采样和计算延时使得被控系统成为一个具有纯时间滞后的系统，造成PID控制器稳定域减少，增加了设计难度。在PID调节器自身存在局限性的同时，电流内环比例P调节由于没有积分环节，导致系统稳定性和控制精度较差。

在目前已有的电流控制方法中，无差拍控制方法具有对外部干扰响应速度快、控制过程无过冲的特点。无差拍控制是一种被控制对象精确数学模型控制方法。其基本思想是根据逆变器状态方程与输出反馈信号(通常是输出滤波电容电压与电流)推算出下一个开关周期的PWM脉冲宽度，因此，从理论上可以使输出电压在相位和幅值上都非常接近参考电压，由负载变化或非线性负载引起的输出电压误差可在一个开关周期内得到校正。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种单相太阳能发电多逆变器并联功率均分控制方法，克服电压电流双环均为PID控制的不足，使得逆变器并联功率均分控制具有较高的可靠性、稳定性和更快的动态响应，更好地满足逆变器并联运行的需要。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括由若干个逆变器并联组成的单相太阳能发电多逆变器并联系统，逆变器包括直流稳压源、逆变电路、滤波电路、信号调理电路、A/D转换器、DSP控制器、驱动保护电路，直流稳压源与逆变电路连接，逆变电路与滤波电路连接，DSP控制器与A/D转换器、驱动保护电路连接，驱动保护电路与逆变电路的开关管连接，信号调理电路与A/D转换器连接，单相太阳能发电多逆变器并联系统控制方法的具体步骤为：

1)在每个采样周期的起始点，DSP控制器启动A/D转换器，对逆变器直流侧电压U_dc、滤波电容电压u_c和电感电流i_L分别进行采样，A/D转换器转换后的数据通过并行接口送给DSP控制器进行处理；