[发明专利]一种基于复合控制模式的单相并网逆变器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电逆变器控制领域，具体涉及一种基于复合控制模 式的单相并网逆变器控制方法。

背景技术

光伏发电是将太阳能电池板发出的直流电经过逆变器变为交流电后 输出到电网的一种发电方式，是解决能源问题的一种有效途径。为保护电 网和用电设备，对并网的电能质量要求很高。目前，保证并网的电能质量 的主要方式是对并网电流进行控制，即逆变器输出电流不仅需要与电网电 压同频、同相，总谐波失真(THD)尽可能低，且要求跟踪的精度高和速 度快。然而，由于光伏并网系统是强非线性系统，存在不确定因素，因此 在采用线性控制策略时，并网的电能质量不高，这就需要光伏并网控制系 统具有非线性和自适应控制能力。而现有的并网电流控制策略中，多多少 少地存在一些不足之处；如比例积分(PI)控制方式无法对交流信号无静 差跟踪；如重复控制方式受限于其控制原理，动态响应不好；如比例谐振 (PR)控制方式对器件参数精度要求高，参数是固定的，导致在电网电压 幅值和频率波动剧烈时，控制效果变差；此外，上述现有的以上并网电流 控制方式都是线性的，传统的线性控制方式影响了光伏并网同步跟踪效 果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于复合控制模式的单相并 网逆变器控制方法，以提高光伏并网电流的跟踪精度和速度，提升电网频 率非工频时的控制效果，并具有非线性控制能力。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于复合控制模式的单相并网逆变器控制方法，利用重复控制器 和模糊准PR控制器构成复合控制，使光伏发电输出与主电网同步；引入 重复控制能够显著减小稳态误差，使用准PR控制器，使系统动态性能优 良；精心调节准PR控制器带宽与谐振的增益提高了频率控制的适应性； 引入模糊控制方法使所设计的复合控制系统具有非线性控制能力，适用于 光伏并网逆变器这种典型的非线性系统；对准PR控制器传递函数的谐振 系数K_r和带宽系数ω_c进行模糊调节，实现了非线性控制方式的电流跟踪； K_r、ω_c模糊控制规则如下，

K_r的模糊控制规则如下：

ω_c的模糊控制规则如下：

上述单相并网逆变器控制方法，在获取电网角频率时，利用水平交法 快速得到频率f₁，并把f₁应用在在离散傅里叶算法中从而计算得到精确的 电网电压角频率ω，在离散傅里叶算法中，窗采样频率f_s＝N*f₁，N是一 个窗的采样点数。

具体地说，上述基于复合控制模式的单相并网逆变器控制方法，包括 如下步骤：

步骤1，采集电网输出的电网电压u_g，以及太阳能电池组电压U_PV和太 阳能电池组电流I_PV相乘得到实时功率P_P，并根据下式计算参考电流i_ref，

i_ref＝P_P/u_g   ①

式中：i_ref为参考电流，P_P为实时功率，u_g为电网电压；

步骤2，采集电网的电网电流i_g，并将电网电流i_g与参考电流i_ref相 减得到误差电流i_e后，分别送入重复控制器和模糊准PR控制器；

步骤3，采集到的电网电压u_g先利用水平交算法快速得到频率f₁，再 对频率f₁利用离散傅里叶算法求得精确的电网电压角频率ω后，送入模糊 准PR控制器；

步骤4，重复控制器对输入的误差电流i_e进行重复控制电流跟踪；