[发明专利]一种光伏并网逆变器控制方法在审

专利信息
申请号: 201510856882.6 申请日: 2015-11-30
公开(公告)号: CN105375522A 公开(公告)日: 2016-03-02
发明(设计)人: 邓立华;费峻涛;蔡昌春;刘娟 申请(专利权)人: 河海大学常州校区
主分类号: H02J3/38 分类号: H02J3/38
代理公司: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林
地址: 213022 *** 国省代码: 江苏;32
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要: 发明公开了一种光伏并网逆变器控制方法,包括以下步骤,步骤一,根据电路定理和状态空间平均法建立逆变器数学模型;步骤二,设计逆变器控制器。本发明所述的逆变器控制方法能够满足鲁棒性、稳定性和快速性的要求,当系统环境发生突变时,控制算法能可靠工作,使得光伏逆变器输出稳定的正弦交流电压。
搜索关键词: 一种 并网 逆变器 控制 方法
【主权项】:
一种光伏并网逆变器控制方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤一,根据电路定理和状态空间平均法建立逆变器数学模型;<mfenced open = "{" close = ""><mtable><mtr><mtd><mfrac><mrow><msub><mi>dx</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mfrac><mrow><msub><mi>dx</mi><mn>2</mn></msub></mrow><mrow><mi>d</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>R</mi><mi>L</mi></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>D</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>v</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>&phi;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中,状态变量<mrow><mfenced open = "{" close = ""><mtable><mtr><mtd><mrow><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>,</mo></mrow>vac为逆变器交流侧电压,vdc逆变器直流侧电压,Cac和Lac分别为逆变器交流侧电容和电感,RL为电网负载,D为逆变器占空比,为干扰项,为外界干扰,Δ1和Δ2分别为由电容和电感的参数引起的误差项;步骤二,设计逆变器控制器;A1)构造虚拟控制函数;定义控制目标为逆变器交流侧输出电压vac,并网参考电压vac*为电网工频正弦交流电压,令跟踪偏差e1=vac‑vac*,则则虚拟控制函数为,<mrow><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>*</mo></mrow></msub></mrow>其中,c1为一个大于零的实数;A2)选取Lyapunov函数,<mrow><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msubsup><mi>e</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow>V1的导数为,<mrow><msub><mover><mi>V</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><msubsup><mi>e</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub></mrow>如果e2=0,那么所以需要设计新的Lyapunov函数;A3)定义滑模面为,<mrow><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>&alpha;e</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msup><msub><mi>&beta;e</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>/</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></msup></mrow>其中,α,β是滑模面常数,p1,p2为正奇数,且p1>p2;将虚拟控制函数和跟踪偏差代入可得,<mrow><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msup><msub><mi>&beta;e</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><mo>/</mo><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mrow></msup></mrow><mrow><msub><mover><mi>s</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mi>c</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>R</mi><mi>L</mi></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>D</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>v</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>&phi;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>*</mo></mrow></msub><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mi>1</mi></msub></mfrac><msup><msub><mi>&beta;e</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mi>1</mi></msub></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>;</mo></mrow>A4)加入模型参考自适应控制,设计新的Lyapunov函数;根据干扰项的性质,假设<mrow><mo>|</mo><mi>&phi;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>|</mo><mo>&lt;</mo><msub><mi>b</mi><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>b</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><msub><mi>b</mi><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>,</mo></mrow>自适应控制律设计按照下式进行,<mfenced open = "{" close = ""><mtable><mtr><mtd><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>0</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>|</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>|</mo><mo>|</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced>其中,正常数m0,m1和m2为自适应增益,分别是b0,b1和b2的估计值,b0,b1,b2为正的未知参数;新的Lyapunov函数为,<mrow><msubsup><mi>V</mi><mn>2</mn><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>V</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><munderover><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mn>2</mn></munderover><msup><msub><mi>m</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msup><msub><mover><mi>b</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><mn>2</mn></msup></mrow>其中,i=0、1、2,是b0,b1,b2的估计误差;新的Lyapunov函数求导可得,<mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><msubsup><mover><mi>V</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>2</mn><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>=</mo><msub><mover><mi>V</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><msub><mover><mi>s</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mi>c</mi></msub><mo>-</mo><munderover><mo>&Sigma;</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mn>2</mn></munderover><msup><msub><mi>m</mi><mi>i</mi></msub><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>b</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><msup><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>&lsqb;</mo><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>R</mi><mi>L</mi></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>D</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>v</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mi>&phi;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>*</mo></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mi>1</mi></msub></mfrac><msup><msub><mi>&beta;e</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mi>1</mi></msub></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>&rsqb;</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>-</mo><msup><msub><mi>m</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>b</mi><mo>~</mo></mover><mn>0</mn></msub><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>-</mo><msup><msub><mi>m</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>b</mi><mo>~</mo></mover><mi>i</mi></msub><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><msup><msub><mi>m</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>b</mi><mo>~</mo></mover><mn>2</mn></msub><msub><mover><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>2</mn></msub></mrow></mtd></mtr></mtable><mo>;</mo></mrow>A5)采用模型参考自适应和反演全局快速终端滑模混合算法的控制律为,<mrow><mi>D</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mo>{</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow><msub><mi>u</mi><mrow><mi>d</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mfrac><mo>&lsqb;</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>R</mi><mi>L</mi></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mi>L</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><msub><mi>C</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><msub><mi>x</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>c</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi><mo>*</mo></mrow></msub><mo>-</mo><msub><mi>c</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mrow><mo>|</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><msup><mo>|</mo><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><msub><mi>e</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>e</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mfrac><msup><msub><mi>&beta;e</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mfrac><msub><mi>p</mi><mn>2</mn></msub><msub><mi>p</mi><mn>1</mn></msub></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msup><msub><mover><mi>e</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>&rsqb;</mo><mo>}</mo></mrow>其中,<mrow><msub><mi>D</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mi>sgn</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mrow><mo>|</mo><msub><mi>s</mi><mi>c</mi></msub><mo>|</mo></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>1</mn></msub><mo>|</mo><msub><mi>v</mi><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>+</mo><msub><mover><mi>b</mi><mo>^</mo></mover><mn>2</mn></msub><mo>|</mo><msub><mover><mi>v</mi><mo>&CenterDot;</mo></mover><mrow><mi>a</mi><mi>c</mi></mrow></msub><mo>|</mo><mo>)</mo></mrow><mo>.</mo></mrow>
下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于河海大学常州校区,未经河海大学常州校区许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/patent/201510856882.6/,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code