[发明专利]一种用于光伏并网逆变器的滑模直接电压/功率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏并网逆变器的控制方法，尤其是一种光伏并网逆变器的滑模直接电压/功率控制方法，属于供电控制技术领域。

背景技术

光伏发电作为一种成熟的可再生能源发电技术，在我国的能源结构中所占的比重越来越大。由于我国特殊的地理环境和能源结构，光伏发电以大规模并网为主，且多集中在西北地区。这些地区电网较弱，光伏发电与电力系统之间的相互影响越来越大。一方面，电网电压的不平衡会导致光伏并网逆变器输出功率的波动和输出电流波形的畸变，影响逆变器的安全运行。另一方面，逆变器输出功率的波动和畸变电流也会的电力系统的稳定运行造成影响。

为提高光伏并网逆变器在电网电压不平衡时的运行能力，刘伟增等人在太阳能学报，2013，34(04)：647-652.“电网不平衡条件下光伏并网控制策略研究”公开了一种双dq轴、正负序电流控制方案，通过设置不同的电流参考值，可以实现不同的不平衡控制目标，该方法需要设置4个电流调节器，控制系统复杂，且需要对电流进行正负序分解，存在延时和误差。章玮等人在电工技术学报，2010，25(12)：103-110.“不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制”中公开了一种在αβ坐标系中的比例谐振电流控制方案，该方法可实现对正负序分量的统一调节，因此仅需要两个电流调节器，但电流参考指令的计算较为复杂。由于电网电压不平衡时并网逆变器的输出功率波动和电流谐波不能同时消除，郭小强等人在中国电机工程学报，2014，34(03)：346-353.“不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略”中分析了光伏并网逆变器输出功率波动和电流谐波产生的原理，公开了一种功率/电流质量的协调控制方法，提高了系统运行性能。

滑模控制具有鲁棒性强，动态响应快等优点，在并网逆变器的控制中得到了广泛的应用。郭旭刚等人在电力系统保护与控制，2013，41(10)：126-133.“电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制”中公开了一种并网逆变器的滑模直接功率控制方案，并在电网电压不平衡时实现了消除负序电流、消除有功脉动、消除无功脉动三个不平衡控制目标。

为维持直流电压的稳定，以上控制策略一般设置电压外环、功率或电流内环的级联控制器，导致参数的整定和配合较为困难。为实现不同的不平衡目标，需要对电网电压和并网电流的各分量进行正负序分解，分解过程存在延时和误差，影响控制器的控制性能。此外，不同控制目标的功率或电流参考值的设置较为复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光伏并网逆变器的滑模直接电压/功率控制方法。

本发明采用下述技术方案：

一种光伏并网逆变器的滑模直接电压/功率控制方法，包括以下步骤：

步骤1：建立光伏发电系统：所述光伏发电系统由光伏阵列、光伏测量元件、DC/DC换流器、直流测量元件、并网逆变器、交流测量元件、控制系统和交流电网组成；所述光伏发电系统由光伏阵列、光伏测量元件、DC/DC换流器，直流测量元件、并网逆变器、交流测量元件和交流电网依次级联，所述控制系统的输入端分别接所述光伏测量元件、直流测量元件、交流测量元件的输出端，其输出端接所述并网逆变器的输入端；

步骤2：信号测量与处理：通过电压传感器和电流传感器测量所述交流电网的三相电压u_ga、u_gb、u_gc，所述并网逆变器的输出电流i_ga、i_gb、i_gc和直流电压u_dc；所述交流测量元件测量的三相电压u_ga、u_gb、u_gc经过锁相环处理，计算出电网的电压相角θ；所述交流测量元件测量的三相电压u_ga、u_gb、u_gc经过dq变换计算出其在dq旋转坐标系中的d轴分量u_gd和q轴分量u_gq；将所述交流测量元件测量的三相并网电流i_ga、i_gb、i_gc经过dq变换计算出其在dq旋转坐标系中的d轴分量i_gd和q轴分量i_gq；