[发明专利]两级式光伏并网逆变器的同步控制方法

摘要

本发明提供一种光伏并网逆变器的同步控制方法，所述光伏并网逆变器用于将光伏电源并网接入到公共电网系统中，所述同步控制方法包括以下步骤S10根据两级式光伏并网逆变器系统结构和基尔霍夫电压电流定律建立PVGCI的数学模型；S20基于改善状态关联性控制器的设计，S21改善状态关联性的控制；S22改善状态关联性的两级式PVGCI的同步控制。本发明提供的光伏并网逆变器的同步控制方法，限定<0，系统两状态变量之间的关联性是负相关的，即当一个状态变量增加时另一个状态变量会相应地降低，从而扩展了系统的稳定边界，它表示电感电流与输出电压之间为负相关，可以使得两级式PVGCI中的两个状态变量之间的关联性达到控制系统同步目的。

主权项

一种两级式光伏并网逆变器的同步控制方法，所述两级式光伏并网逆变器用于将光伏电源并网接入到公共电网系统中，所述两级式光伏并网逆变器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器，其中DC/DC变换器采用的是电压反馈的boost电路，将输出电压经电阻分压至集成运算放大器A2的同相端得到的ui同锯齿波uramp进行比较得到功率开关管S0的SPWM控制信号，当uramp>ui时开关管S0为关断状态，当uramp<ui时开关管S0为闭合状态；DC/AC变换器中光伏并网逆变器输出电流ig经采样电阻RS得到的电压uS与电流参考信号流iref经过电阻Rref得到的电压信号uref进行比较得到输出控制信号ucon，ucon与三角波utri进行调制产生控制全桥DC/AC四个功率开关管的SPWM控制信号，其逻辑关系满足以下关系：逆变电路功率开关的逻辑状态所述同步控制方法包括以下步骤：S10:根据两级式光伏并网逆变器系统结构和基尔霍夫电流电压定律，及理想运算放大器的特性，取电感L1的电流iL1，电容C0两端电压uc0，控制电压ui，电感L的电流iL，电容C两端电压uC，控制电压ucon和公共电网电压ug作为状态变量并分别用y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7,y8表示，得到两级式逆变器的状态方程如(1)所示：dy1dt=S0-1L1y2+UPVL1dy2dt=1-S0C0y1-R2C0(R1+R2)y2-2S-1C0y4dy3dt=R2C0(R1+R2)y1+αy2-1C3R3y3-R2(2S-1)C0y4dy4dt=-1Ly5+(2S-1)Ly2dy5dt=1Cy4-1RSCy5+1RSCy7dy6dt=-RfR6Cy4+βy5+γy7+ϵωy8dy7dt=ωy8dy8dt=-ωy7---(1)]]>式中，且R1＝1kΩ，R2＝50Ω，R3＝1kΩ，R4＝10kΩ，L1＝2mH，C0＝220μF，C3＝200nF，RS＝1.0Ω，Rf＝50Ω，Rref＝0.5Ω，R5＝50kΩ，R6＝5kΩ，L＝22mH，C＝47μF，Cf＝1μF，ω＝100π，积分步长h＝0.000001；S20:基于改善状态关联性控制器的设计S21:改善状态关联性的控制首先设定一个二维非线性系统：然后将所述二维非线性系统的状态变量y1,y2以式(4)和式(5)中等号右边的形式进行耦合，得到耦合后的状态变量y~1=(1-λ)y1+λy2,---(4)]]>y~2=λy1+(1-λ)y2.---(5)]]>λ为关联系数，取λ∈[‑1,0]，令耦合状态变量y满足式(6)y=[y~i,y~j]T=[(1-λij)yi+λyj,λyi+(1-λ)yj]T---(6)]]>令E(yiyj)、分别表示耦合前和耦合后的两个状态之间的关联性，因此有E(y~iy~j)=E([(1-λ)yi+λyj]×[λyi+(1-λ)yj])=E([(1-λ)λyi2+(1-λ)λyj2+((1-λ)2+λ2)yiyj].---(7)]]>下列不等式：(1-λ)λyi2+(1-λ)λyj2>2(1-λ)λyiyj,(λ>0),---(8)]]>(1-λ)λyi2+(1-λ)λyj2<2(1-λ)λyiyj,(λ<0),---(9)]]>成立，因此由(7)，(8)，(9)式可得(10)和式(11)E(y~iy~j)>E([(1-λ)2+λ2+2(1-λ)λ]yiyj)=E(yiyj),(λ>0)---(10)]]>E(y~iy~j)<E([(1-λ)2+λ2+2(1-λ)λ]yiyj)=E(yiyj),(λ<0)---(11)]]>由(10)，(11)两式可知：当λ>0时，混沌系统内的两状态变量的耦合关系增强了两状态之间的关联性；λ<0时，状态变量的耦合减弱了这种关联性；S22：改善状态关联性的两级式PVGCI的同步控制引入调节关联系数λ改变两级式PVGCI中的两个状态变量之间的关联性，则PVGCI的数学模型满足式(12)，并限定λ<0，dy1dt=S0-1L1((1-λ)y2+λy1)+UPVL1dy2dt=1-S0C0((1-λ)y1+λy2)-R2C0(R1+R2)y2-2S-1C0y4dy3dt=R2C0(R1+R2)y1+αy2-1C3R3y3-R2(2S-1)C0y4dy4dt=-1Ly5+(2S-1)Ly2dy5dt=1Cy4-1RSCy5+1RSCy7dy6dt=-RfR6Cy4+βy5+γy7+ϵωy8dy7dt=ωy8dy8dt=-ωy7---(12).]]>