一種基于lprc-nlpi復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法1

1、(19)中民國(guó)家知識(shí)局(12)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)(10)申請(qǐng)(43)申請(qǐng)?zhí)?CN 104037802日 2014.09.10A(21)申請(qǐng)?zhí)?01410251423.0(22)申請(qǐng)日2014.06.06(71)申請(qǐng)人浙江大學(xué)地址 310058 浙江省杭州市西湖區(qū)余杭塘路866 號(hào)申請(qǐng)人寧波成筑智能科技(72)發(fā)明人月(74)專(zhuān)利機(jī)構(gòu) 杭州求是專(zhuān)利司 33200有限公人(51).Cl.H02J 3/38 (2006.01)H02J 3/01 (2006.01)1亥5亥2亥(54) 發(fā)明名稱(chēng)一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法(57) 摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種基于 LPRC-NL

2、PI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法。通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓，從而得到控制環(huán)的輸出信號(hào)作為光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值 ；然后從光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端提取輸出電流的實(shí)際值，并將光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值和實(shí)際值相減，得到電流差值 ；將電流差值輸入由線性相位重復(fù)控制器和非線性 PI 控制器相并聯(lián)而成的復(fù)合控制器中，進(jìn)行計(jì)算得到光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。本發(fā)明提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，避免因系統(tǒng)相位滯后等導(dǎo)致的停機(jī)故障 ；提高光伏并網(wǎng)逆變器輸出電能質(zhì)量，有效降低光伏并網(wǎng)逆變器輸出電能的諧波畸變。CN 104037802 A權(quán)利要CN 104037

3、802 A1/1 頁(yè)1. 一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 偸對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓，從而得到控制環(huán)的輸出信號(hào)作為光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值；然后從光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端提取輸出電流的實(shí)際值，并將光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值和實(shí)際值相減，得到電流差值 ；將電流差值輸入由線性相位重復(fù)控制器和非線性 PI 控制器相并聯(lián)而成的復(fù)合控制器中，進(jìn)行計(jì)算得到光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。2. 權(quán)利要求 1 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的偸 1) 中的

4、光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值 i* 公通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓得到中，Kp 為非線性 PI 控制器的系，Ki 為非線性 PI 控制器的系，udc 為直流母線電壓實(shí)際值，為直流母線電壓參考值，t 為。3. 權(quán)利要求 1 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的偸 3) 中的光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量 u 公進(jìn)行計(jì)算得到中，i 為輸出電流的參考值和實(shí)際值的電流差值，12 為一參，fs 為乥，f0 為電網(wǎng)電壓乥，fal() 為參考“ . 非線性控制器J. 學(xué) ,1994,20(4),487-490”中定的，z 為復(fù)的變算，k 為相位環(huán)的系，H(

5、z) 為線性相位低通波器的，N 為相位滯后。權(quán)利要求 1 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的線性相位低通波器的 H(z) 為 H(z) 0.0019-0.0012z-1-0.0101z-2+0.0395z-3+0.1353z-4+0.0395z-5-0.0101z-6-0.0012z-8+0.0019z-9中，z 為復(fù)的變算。權(quán)利要求 2 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的直流母線電壓參考值取 640V。權(quán)利要求 3 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的乥 fs 取

6、 20000Hz，網(wǎng)電壓乥 f0 取 50Hz。權(quán)利要求 3 所的一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，于 所的相位滯后 N 取 10。2明CN 104037802 A1/5 頁(yè) /35C 1/3I 乚0001本發(fā)明一種光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，是一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法。0002 光伏并網(wǎng)發(fā)電有環(huán)量大于開(kāi)發(fā)的，成為能發(fā)電中的能利。并網(wǎng)逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電網(wǎng)的， 電能和的重要作。然而，由于成并網(wǎng)逆變器的器等，光伏發(fā)電系統(tǒng)環(huán)的，導(dǎo)致光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流大的諧波電流，電流波質(zhì)量變差 ；輸出電流穩(wěn)定性光和的，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性變

7、差。0003 本發(fā)明對(duì) (10kW) 相光伏并網(wǎng)逆變器，基于相并網(wǎng)逆變器作為 電路，本發(fā)明方法于逆變器的控制中，附圖 2。0004 光伏作為輸入直流電于并網(wǎng)逆變器。電電 Cdc 作為輸入的波電并于并網(wǎng)逆變器直流母線端 ；逆變器相由 2 開(kāi) S1-S2 聯(lián)于直流母線端，開(kāi)端并聯(lián)一 D1-D2，由相的中出 ABC 相線，由逆變器波電 Li 和波電 C 成的 LC 波器入相電網(wǎng)。0005 圖 3 的并網(wǎng)逆變器相等效電路，得到圖 4 所的系統(tǒng)控制圖，有圖 4 所的控制，得到電路的，所 000 00070008圖 4 中，LiRi 為逆變器波電等效電 ；C 為波電 ；Rg 為電網(wǎng)等效電 ；ui u 為逆

8、變器電壓 ( 逆變器實(shí)際控制量相等 ) ；ug 電網(wǎng)電壓。0009。0010為光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)際的，是實(shí)逆變器控制的重要中得出的光伏并網(wǎng)逆變器，由于到開(kāi)器 LC 波器成的非線性性的，中的 LiRiCRg 為復(fù)的非線性變，系統(tǒng)到電網(wǎng)電壓 ug 的，電網(wǎng)中的諧波入光伏并網(wǎng)逆變器中。導(dǎo)致光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)大量的諧波，穩(wěn)定性變差。計(jì)一種提高輸出電流波質(zhì)量，能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，有的控制方法，實(shí)逆變器的有效控制，成為了的乬。3明CN 104037802 A2/5 頁(yè)發(fā)明0011為乬，本發(fā)明提出一種基于 LPRC-NLPI 復(fù)合控制器的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，到逆變器輸出電流波質(zhì)量提高系

9、穩(wěn)定性的的。本發(fā)明是一種提高系統(tǒng)諧波制能，提高系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的光伏并網(wǎng)逆變器線性相位重復(fù)控制器控制方法， 統(tǒng)重復(fù)控制器相，有效光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的非線性和環(huán)等定性的，并有效制輸出電流中的諧波。為實(shí)光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流直流量的高效控制，提出電流差值非線性 PI 控制方法，實(shí)直流量的高效非線性控制，進(jìn)一 系統(tǒng)的剕穩(wěn)定性。0012本發(fā)明的技方偸00131) 對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓，從而得到控制環(huán)的輸出信號(hào)作為光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值；00142) 然后從光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端提取輸出電流的實(shí)際值，并將光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值和實(shí)際值相減，得到電流

10、差值 ；00153) 將電流差值輸入由線性相位重復(fù)控制器和非線性 PI 控制器相并聯(lián)而成的復(fù)合控制器中，進(jìn)行計(jì)算得到光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。001 所的偸 1) 中的光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值 i* 公通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓得到00170018中，Kp 為非線性 PI 控制器的系，Ki 為非線性 PI 控制器的系，udc為直流母線電壓實(shí)際值，為直流母線電壓參考值，t 為。0019所的偸 3) 中的光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量 u 公進(jìn)行計(jì)算得到 00200021中，i 為輸出電流的參考值和實(shí)際值的電流差值，12 為一參，fs 為乥，f0 為電網(wǎng)

11、電壓乥，fal() 為參考“ . 非線性控制器 J. 學(xué) ,1994,20(4),487-490”中定的，z 為復(fù)的變算，k為相位環(huán)的系，H(z) 為線性相位低通波器的，N 為相位滯后。所的線性相位低通波器的 H(z) 為 H(z) 0.0019-0.0012z-1-0.0101z-2+0.0395z-3+0.1353z-4+0.0395z-5-0.0101z-6-0.0012z-8+0.0019z-9中，z 為復(fù)的變算。0022002300240025002 所的直流母線電壓參考值取 640V。00270028所的乥 fs 取 20000Hz，網(wǎng)電壓乥 f0 取 50Hz。所的相位滯后 N

12、取 10。4明CN 104037802 A3/5 頁(yè)0029 本發(fā)明的有效是0030 1本發(fā)明通過(guò)直流母線電壓環(huán)非線性 PI 控制器，得逆變器輸出電流的參考值，有效降低了電壓控制器計(jì)的。0031 2本發(fā)明通過(guò)高效非線性 PI 控制器能實(shí)相光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流直流量的高效控制，提高系統(tǒng)剕性，有效制光伏并網(wǎng)逆變器有的非線性性對(duì)輸出電流穩(wěn)定性的利。0032 3本發(fā)明通過(guò)計(jì)有線性相位的重復(fù)控制器，有效制光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流中所有的諧波電流，提高輸出電流波質(zhì)量，避免統(tǒng)的重復(fù)控制器所有的相位滯后，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和剕性。明0033圖 1 為本發(fā)明方法的控制流圖。0034圖 2 為本發(fā)明技的系統(tǒng)

13、圖。0035圖 3 為本發(fā)明并網(wǎng)逆變器相等效電路圖。003 圖 4 為本發(fā)明并網(wǎng)逆變器的控制圖。0037圖 5 為實(shí) (10kW) 輸出電流波實(shí)偠圖。0038圖 6 為實(shí) (1kW) 輸出電流波實(shí)偠圖。0039圖 7 為實(shí)輸入并網(wǎng)逆變器波的實(shí)偠圖。0040圖 8 為實(shí)輸入減并網(wǎng)逆變器波的實(shí)偠圖。0041 合附圖實(shí)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一說(shuō)明。0042 圖 1 所，本發(fā)明方法偸 0043 1) 對(duì)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制，通過(guò)非線性 PI 控制器控制直流母線電壓，從而得到控制環(huán)的輸出信號(hào)作為光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值；0044 2) 然后從光伏并網(wǎng)逆變器的輸出端提取輸出電流的實(shí)際值，并將光伏并網(wǎng)逆變器輸出電

14、流的參考值和實(shí)際值相減，得到電流差值 ；0045 3) 將電流差值輸入由線性相位重復(fù)控制器 (LPRC) 和非線性 PI 控制器 (NLPI) 相并聯(lián)而成的復(fù)合控制器中，進(jìn)行計(jì)算得到光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量，對(duì)光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。004 偸1) 中的光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值i* 公通過(guò)非線性PI 控制器控制直流母線電壓得到0047中，Kp 為非線性 PI 控制器的系，Ki 為非線性 PI 控制器的系，udc 為0048直流母線電壓實(shí)際值，為直流母線電壓參考值，t 為。0049偸 2) 中的光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值和實(shí)際值的電流差值i 公計(jì)算得到0050i i*-i5明CN 1

15、04037802 A4/5 頁(yè)0051中，i 為光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流實(shí)際值。0052偸 3) 中的光伏并網(wǎng)逆變器的實(shí)際控制量 u 公進(jìn)行計(jì)算得到00530054中，i 為輸出電流的參考值和實(shí)際值的電流差值，12 為一參，fs 為乥，f0 為電網(wǎng)電壓乥，fal() 為參考“ . 非線性控制器 J. 學(xué) ,1994,20(4),487-490”中定的，z 為復(fù)的變算，k為相位環(huán)的系，H(z) 為線性相位低通波器的，N 為相位滯后。0055的線性相位低通波器的 H(z) 為公 005 H(z) 0.0019-0.0012z-1-0.0101z-2+0.0395z-3+0.1353z-40057+0

16、.0395z-5-0.0101z-6-0.0012z-8+0.0019z-90058中，z 為復(fù)的變算。0059的實(shí)際控制過(guò)中，直流母線電壓參考值20000Hz，網(wǎng)電壓乥 f0 取 50Hz，相位滯后 N 取 10。取 640V，乥 fs 取00 0本發(fā)明的偸 1) 提取并網(wǎng)逆變器輸出電流的參考值。本發(fā)明通過(guò)直流母線電壓環(huán)中的 PI 控制器，得逆變器輸出電流的參考值，有效降低了電壓控制器計(jì)的。00 1本發(fā)明的偸 2) 和偸 3) 得到光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流參考值和實(shí)際值的差值，利非線性 PI 控制器實(shí)相光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流直流量的高效控制。本發(fā)明通過(guò)高效非線性 PI 控制器能實(shí)相光伏并網(wǎng)逆變

17、器輸出電流直流量的高效控制，提高系統(tǒng)剕性，有效制光伏并網(wǎng)逆變器有的非線性性對(duì)輸出電流穩(wěn)定性的利。00 2本發(fā)明的偸 3) 提出有線性相位的重復(fù)控制器控制光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流，得到逆變器實(shí)際控制量。本發(fā)明通過(guò)計(jì)有線性相位的重復(fù)控制器，有效制光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流中所有的諧波電流，提高輸出電流波質(zhì)量，避免統(tǒng)的重復(fù)控制器所有的相位滯后，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和剕性。00 3本發(fā)明 SSR-KDF 控制方法的控制流 圖，附圖 1。圖 1 中，為 LC 波器波電 Li 的，為 LC 波器波電 C 的，為電網(wǎng)等效電 Rg 的。00 4本發(fā)明基于中為的相并網(wǎng)逆變器作為電路，附圖 2。00 5本發(fā)明的實(shí) 00 10kW 相并網(wǎng)逆變器機(jī)對(duì)本發(fā)明 1 所?？刂品椒ㄟM(jìn)行了實(shí)偠。偠參6明CN 104037802 A5/5 頁(yè) 100 700 8 通過(guò)波器實(shí)偠波，通過(guò)實(shí)偠，本發(fā)明提出的控制方法，所得實(shí)偠 THD00 9 實(shí)偠圖 0070 (1) 逆變器穩(wěn)定運(yùn)行， (10kW) 和 (1kW) 逆變器輸出電流波， (10kW) 圖 5 所， (1kW) 圖 6 所。由圖 5圖 6 出 本發(fā)