[发明专利]光伏直驱系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电器领域，特别是涉及一种光伏直驱系统及其控制方法。

背景技术

随着世界能源危机及环境问题的不断恶化，可再生能源及各种绿色能源的应用变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源，长期以来一直受到广泛关注。利用太阳能制备的太阳能空调，其实现形式主要有两种：一，是对太阳能进行光热转换，利用热能实现制冷的光热空调；二，是对太阳能进行光电转换，利用电能实现制冷的光伏空调。随着太阳能电池及电力电子技术的发展，光伏空调逐渐替代光热空调，成为太阳能空调的主流方向。

目前，光伏空调的实现方案主要为：采用光伏发电并网，然后由电网统一调度，实现空调用电运行。或采用准直流并网技术，将太阳能电池输出的直流电通过DC-DC稳压设备稳压后供给空调用电。空调不工作时进行并网发电。该两种方案容易实现，控制相对简单，在家用光伏空调中得到了广泛应用。

但是，针对光伏中央空调系统而言，采用光伏发电并网，能量损耗较大；采用准直流并网技术虽然降低了部分能量损耗，但是余电未能实现实时并网。并且，目前还鲜有可用于光伏中央空调系统的大功率DC-DC稳压设备。因此，对于光伏中央空调系统，不能实现全直流并网技术。

同样，以其他电器设备为负载的光伏发用电系统也存在上述问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有的光伏发用电系统不能实现实时并网的问题，提供一种光伏直驱系统及其控制方法。

为实现本发明目的提供的一种光伏直驱系统控制方法，包括如下步骤：

根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制所述电网单元的网侧换流器；

根据所述负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数学模型，采用模型参考自适应控制方法，控制所述负载运行；

根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制所述光伏单元。

在其中一个实施例中，所述根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制所述电网单元的网侧换流器，包括如下步骤：

根据所述光伏单元、所述负载单元和所述电网单元之间的所述能量平衡关系，设置控制目标和约束条件；

根据所述控制目标和所述约束条件，对所述网侧换流器进行坐标转换，得到所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型；

根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型，按照所述电压外环电流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制。

在其中一个实施例中，所述根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型，按照所述电压外环电流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制，包括如下步骤：

预设所述网侧换流器的直流侧电压参考值，并实时监测所述网侧换流器的直流侧电压实际值；

对所述直流侧电压参考值与所述直流侧电压实际值的差值进行PI调节后，输出所述网侧换流器的网侧电流的直流分量参考值；

实时检测所述网侧换流器的网侧电流的直流分量实际值，对所述网侧电流的直流分量参考值与所述网侧电流的直流分量实际值的差值进行所述PI调节；

将所述网侧电流的直流分量参考值与所述网侧电流的直流分量实际值的差值进行所述PI调节后的第一输出结果，与所述电网单元输出的电网电压的直流分量、所述网侧换流器的网侧电压的直流分量以及所述网侧换流器的网侧电感参数求和，经脉宽调制后输出第一脉冲信号；

将所述第一脉冲信号输入至所述网侧换流器，控制所述网侧换流器中的功率开关器件运行。

在其中一个实施例中，所述根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型，按照所述电压外环电流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制，还包括如下步骤：

设置所述网侧换流器的所述网侧电流的交流分量参考值为零，并实时检测所述网侧换流器的所述网侧电流的交流分量实际值；

对所述网侧电流的交流分量参考值与所述网侧电流的交流分量实际值进行所述PI调节；

将所述网侧电流的交流分量参考值与所述网侧电流的交流分量实际值的差值进行所述PI调节后的第二输出结果，与所述电网单元输出的电网电压的交流分量、所述网侧换流器的网侧电压的交流分量以及所述网侧换流器的所述网侧电感参数求和，经脉宽调制后输出第二脉冲信号；

将所述第二脉冲信号输入至所述网侧换流器，控制所述网侧换流器中的所述功率开关器件运行。