[发明专利]单级光伏逆变器稳定MPPT控制系统及方法

权利要求书

1.一种应用单级光伏逆变器稳定MPPT控制系统的方法，其特征在于，单 级光伏逆变器稳定MPPT控制系统，包括太阳能电池板、光伏逆变器、电网和 MPPT控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所述电网顺次连接；所述 MPPT控制器分别与所述太阳能电池板和所述光伏逆变器连接；其中，所述光伏 逆变器包括串联的三相逆变电路、滤波电路及变压电路；和/或所述MPPT控制 器为DSP控制器；

所述方法包括以下步骤：

S1，所述MPPT控制器采集所述太阳能电池板的实际输出电压u_dc和实际输 出电流i_pv，经电压扰动环处理，输出作为电压控制环的电压给定u_{dc_ref}；

S2，所述MPPT控制器将所述太阳能电池板的电压反馈u_{dc_fb}与u_{dc_ref}输 出给所述电压控制环，经所述电压控制环处理，输出作为电流控制环d轴电流 给定i_{d_ref}；

S3，所述MPPT控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相电流i_a、i_b和i_c， 基于PARK及CLARK变换原理，将三相静止坐标系abc转换为两相静止坐标系 αβ，再将所述两相静止坐标系αβ转换为两相旋转坐标系dq，计算得到d轴电流 i_d和q轴电流i_q；

S4，将S2得到的i_{d_ref}和S3得到的i_d之差输出给所述电流控制环，输出d 轴电压u_{m_d}；所述MPPT控制器设置为纯有功功率输出，无功电流给定 i_{q_ref}＝0，与i_q之差值输出给所述电流控制环，输出q轴电压u_{m_q}；

S5，所述MPPT控制器进行坐标系逆变变换，即将两相旋转坐标系dq转换 为两相静止坐标系αβ，再将两相静止坐标系αβ转换为三相静止坐标系abc，将 u_{m_d}和u_{m_q}转换得到三相控制电压u_{m_a}、u_{m_b}和u_{m_c}；然后采用SVPWM 空间矢量脉宽调制得到三相调制波PWM，输出至所述光伏逆变器的管子模块 IGBT；

其中，S1中，所述电压扰动环处理过程具体为：

S11，设定所述电压控制环的电压给定u_{dc_ref}的初始值以及符合变量sign；

S12，设定采样频率，按该采样频率采集当前拍的太阳能电池板的实际输出 电压u_dc(k)和实际输出电流i_pv(k)，然后计算当前拍的太阳能电池板的输出功 率P(k)，其中，P(k)＝u_dc(k)×i_pv(k)；

S13，获取前1拍的太阳能电池板的输出功率P(k-1)、前1拍的太阳能电 池板的直流电压给定值u_{dc_ref}(k-1)以及前2拍的太阳能电池板的直流电压给 定值u_{dc_ref}(k-2)；然后计算ΔP和Δu，其中，ΔP＝P(k)-P(k-1)， Δu＝u_{dc_ref}(k-1)-u_{dc_ref}(k-2)；

S14，判断ΔP是否等于0，如果判断结果为是，则sign赋值0，然后执行 S17；如果判断结果为否，则执行S15；

S15，进一步判断是否满足ΔP>0并且Δu<0的条件，如果判断结果为是， 则sign赋值1，然后执行S17；如果判断结果为否，则执行S16；

S16，进一步判断是否满足ΔP<0并且Δu>0的条件，如果判断结果为是， 则sign赋值1，然后执行S17；如果判断结果为否，则sign赋值-1，然后执行 S17；

S17，根据公式(1)计算当前拍需要输出的所述电压控制环的电压给定 u_{dc_ref}(k)；

u_{dc_ref}(k)＝u_{dc_ref}(k-1)-sign×u_step×(K_mppt×ΔP)   公式(1)

其中，u_step---电压扰动步长值，K_mppt---比例系数；

S18，当到达下一拍的采样周期时，令k＝k+1，重复执行S12-S17；

其中，S2中，所述电压控制环处理过程具体为：

经所述电压扰动环处理，输出电压给定u_{dc_ref}，u_{dc_ref}与电压反馈u_{dc_fb}相 减，得到差值经过比例控制器K_p计算，比例输出pr_out，经 过积分控制器计算，积分输出in_out；pr_out与in_out相加，输出pi_out；pi_out经 过1个极点处理，输出作为sys_out；再进行太阳能电池板输出电流的前 馈补偿，输出值再经过二次陷波滤波器G_Notch(s)处理，输出作为电流控制环d 轴电流给定i_{d_ref}；其中，当为50Hz电网时， ω＝100πrad/s。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电压控制环与所述电流 控制环的控制周期相同。