[发明专利]基于有功备用的光伏并网逆变器控制方法

权利要求书

1.一种基于有功备用的光伏并网逆变器控制方法，其特征在于，光伏并网逆变器采用最大功率追踪电压外环和DQ轴解耦的电流内环控制，并融合了功率环控制，通过对功率环直接控制与直流电压环控制的切换实现最大功率追踪和有功备用状态的无缝切换，步骤如下：

步骤1、设光伏逆变器台数为n，n为整数且n≥1，#i表示逆变器编号，i为整数且i∈[1,n]，当前时刻为k，初始化设置光伏逆变器#i在k-1时刻最大功率追踪启动标志flag_mppti(k-1)为1，光伏逆变器#i在k-1时刻的切换标志flag_pvi(k-1)为0；

步骤2、采样光伏逆变器#i输出相电压U_oai,U_obi,U_oci，并经输出相电压坐标变换方程得到输出电压dq轴分量U_odi,U_oqi，采样光伏逆变器#i网侧电感电流I_oai,I_obi,I_oci，并经网侧电感电流坐标变换方程得到网侧电感电流dq轴分量I_odi,I_oqi，采样光伏逆变器#i桥臂电感电流I_Lai,I_Lbi,I_Lci，并经桥臂电感电流坐标变换方程得到桥臂电感电流dq轴分量I_Ldi,I_Lqi，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴，通过锁相环获得电网频率ω_g，采样光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电流I_pvi(k)和光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压U_pvi(k)；

步骤3、根据步骤2中得到的输出电压dq轴分量U_odi,U_oqi和网侧电感电流dq轴分量I_odi,I_oqi，通过功率计算方程获得平均有功功率P_oi；

步骤4、根据步骤2中得到的光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电流I_pvi(k)和光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压U_pvi(k)通过扰动观测法获得直流侧参考电压U_refi，且定时器开始计时；

步骤5、根据步骤2中得到的光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压U_pvi(k)和步骤4中得到的直流侧参考电压U_refi，经过直流电压环获得光伏电池板参考功率P_refi；

步骤6、根据步骤2中得到的光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电流I_pvi(k)、光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压U_pvi(k)和步骤5中得到的光伏电池板参考功率P_refi，通过拟合峰值判断方法得到功率环给定功率P_gi，其拟合峰值判断方法包括以下步骤：

6.1计算光伏逆变器#i在k时刻光伏电池板的功率P_pvi(k)，其计算公式为：

P_pvi(k)＝U_pvi(k)·I_pvi(k)

其中，k为时刻标志；

6.2计算拟合函数二次项系数a和一次项系数b，其计算公式为：

其中，U_pvi(k-1)为光伏逆变器#i在k-1时刻的直流侧光伏输出电压，U_pvi(k-2)光伏逆变器#i在k-2时刻的直流侧光伏输出电压，U_step为电压步长，P_pvi(k-1)为光伏逆变器#i在k-1时刻光伏电池板的功率，P_pvi(k-2)为光伏逆变器#i在k-2时刻光伏电池板的功率；

6.3判断光伏逆变器#i在k时刻的切换标志flag_pvi(k)，其判断方法为：

(1)当定时器时间小于10分钟时，执行以下步骤：

如果同时满足如下两个条件：

条件1：

条件2：flag_mppti(k-1)等于1

则设置flag_mppti(k)为0，flag_pvi(k)为1且将此时的光伏电池板参考功率P_refi赋值给光伏逆变器#i的最大功率点功率P_mppti；

如果不同时满足上述两个条件，设置flag_mppti(k)为1，flag_pvi(k)为0；

其中，min为求最小值数学运算符，max为求最大值数学运算符；flag_mppti(k-1)为光伏逆变器#i在k-1时刻最大功率追踪启动标志；

(2)当定时器时间大于等于10分钟时，执行以下步骤：

设置光伏逆变器#i在k时刻最大功率追踪启动标志flag_mppti(k)为1，光伏逆变器#i在k时刻的切换标志flag_pvi(k)为0，并使定时器重新计数；

6.4计算功率环给定功率P_gi，其计算公式为：

当flag_pvi(k)＝1时，将0.9P_mppti赋值给P_gi，

当flag_pvi(k)＝0时，将P_refi赋值给P_gi；

步骤7、根据步骤6中得到的功率环给定功率P_gi和步骤3中得到的平均有功功率P_oi，经过功率环得到电流d轴指令I_cdrefi，且令电流q轴指令I_cqrefi＝0；

步骤8、将步骤7中得到的电流d轴指令I_cdrefi和步骤2中得到的桥臂电感电流d轴分量I_Ldi，经过d轴电流闭环控制方程，得到d轴输出信号U_idi；将步骤7中得到的电流q轴指令I_cqrefi与步骤2中得到的桥臂电感电流q轴分量I_Lqi，经过q轴电流闭环控制方程，得到q轴输出信号U_iqi；

步骤9、将步骤2中得到的输出电压d轴分量U_odi和输出电压q轴分量U_oqi分别加上步骤8中得到的d轴输出信号U_idi和q轴输出信号U_iqi，得到dq坐标系下的调制波U_mdi和U_mqi，其表达式分别为：

U_mdi＝U_odi+U_idi

U_mqi＝U_oqi+U_iqi；

步骤10、将步骤9中得到的dq坐标系下的调制波U_mdi和U_mqi经坐标反变换方程得到逆变器桥臂电压的三相调制波U_mai,U_mbi,U_mci，经PWM调制后作为IGBT电路的驱动信号。