[发明专利]一种单级光伏并网逆变器的控制方法

说明书

本发明公开了一种单级光伏并网逆变器的控制方法，即单级式光伏并网逆变器需要同时实现MPPT及逆变功能，非线性强耦合的系统特征使控制非常复杂。常规控制方法易导致系统出现稳定性差、直流母线电压崩溃等问题。针对上述问题，提出一种人群搜索算法优化反推控制的设计方案。该方案首先在αβ静止坐标系下建立有功无功解耦的三相并网逆变系统数学模型，在此基础上进行逆变器反推控制器设计，然后利用人群搜索算法对反推控制在MPPT方面的不足进行在线辨识和优化。通过Liyapunov稳定性理论证明了该控制器的稳定性。结果表明，该方案能在能很好的实现最大功率追踪及并网功能，具有良好的稳定性与鲁棒性。

技术领域：

本发明涉及一种单级光伏并网逆变器的控制方法。

背景技术：

单级式光伏并网发电系统，只有一个能量变换环节，拓扑结构简单，无需储能环节。由于减少了功率变换环节，单级式逆变器具备更高的效率，在大功率系统中得到广泛应用。在单级式逆变器中，逆变功率环节需同时实现MPPT和系统稳定。在此类系统中，传统MPPT控制策略稳定性较差，可能导致母线电压崩溃，使系统无法正常工作。由于反推控制具有很强的自适应性，因此经常被用于非线性系统的控制，但是反推控制技术在全局搜索方面能力不足，容易使光伏工作在局部极值点，影响发电效率。

发明内容：

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种单级光伏并网逆变器的控制方法，首先在αβ静止坐标系下建立有功无功解耦的三相并网逆变系统数学模型，在此基础上进行逆变器反推控制器设计，然后利用人群搜索算法对反推控制在MPPT方面的不足进行在线辨识和优化。

本发明的进一步：在αβ静止坐标系下，三相并网逆变系统数学模型为：

式中，i_α、i_β、u_α、u_β、e_α、e_β为i_k、u_k、e_k(k＝a、b、c)在αβ坐标系下α轴和β轴方向的分量；S_α、S_β为三个开关函数S_k(k＝a、b、c)在αβ坐标系下α轴和β轴方向的分量，其定义如下：

由上述假设及系统模型可进一步得出：

若选取i_α、i_β及U_dc作为状态量，并令x₁＝i_α、x₂＝i_β、x₃＝U_dc，则系统的状态方程如下：

式中，为x₁、x₂、x₃对时间的导数，γ₁＝(S_αΔLx₃-Δe_α+δ_α)/L，γ₂＝(S_βΔLx₃-Δe_β+δ_β)/L，γ₃＝(ΔCx₃-1.5S_αΔCx₁-1.5S_βΔCx₂+δ_dc)/C分别为逆变系统中非线性部分和外部扰动形成的不确定性部分之和；其中，ΔL、ΔC分别为电感和电容引起的不确定性部分，Δe_α、Δe_β分别为电网电压引起的不确定性部分，其中δ_α、δ_β和δ_dc分别为控制过程中对应状态量的外部扰动。