[发明专利]光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法

权利要求书

1.光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一、通过逆变器以扰动电流注入法向电网中注入设定频率的扰动电流，然后利用检测元件检测出并网点处的电压和电流响应，再结合信号处理技术，分离出所注入特定次谐波分量的模值，根据该模值获得等效的电网电阻R_g和电网电感L_g，

步骤二、将逆变器桥臂输出的正弦脉宽调制电压等效为一个电压源，并根据步骤一中获得的电网电阻R_g和电网电感L_g，建立LC型单相光伏并网逆变器并网电流控制回路的受控对象的传递函数G_o(s)，对该传递函数G_o(s)进行离散化，得到相应的离散化表达式G_o(z^-1)，

步骤三、采用准PRD控制器作为电流内环的控制器，准PRD控制器的传递函数表达式为

其中，K_p为准PRD控制器比例系数，K_r为准PRD控制器谐振系数，K_d为准PRD控制器微分系数，ω₀为基波对应的角频率，ω_c为截止角频率，为低通滤波环节，τ为滤波环节中的延迟时间；

对准PRD控制器的传递函数G_c(s)进行离散化，获得其离散化表达式G_c(z^-1)，对离散化表达式G_c(z^-1)进行变换得到差分方程：

u(k)＝b₀e(k)+b₁e(k-1)+b₂e(k-2)+b₃e(k-3)-a₁u(k-1)-a₂u(k-2)-a₃u(k-3)，

其中，k为采样步数，u(k)为第k个采样周期内，准PRD数字控制器的输出量，e(k)为控制器的输入量，也即给定电流与实际电流的差值，a_i和b_j为系统参数，i＝1，2，3；j＝0，1，2，3；

$a_1=\frac{(3T+2\mathrm{\τ})T^2{\mathrm{\ω}}_0^2+(T-2\mathrm{\τ})4{\mathrm{T\ω}}_c-4(T+6\mathrm{\τ})}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$

$a_2=\frac{(3T-2\mathrm{\τ})T^2{\mathrm{\ω}}_0^2-4{\mathrm{T\ω}}_c(T+2\mathrm{\τ})-4(T-6\mathrm{\τ})}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$

$a_3=\frac{(T-2\mathrm{\τ})(T^2{\mathrm{\ω}}_0^2-4{\mathrm{T\ω}}_c+4)}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$

$b_0=K_p+\frac{4K_r{\mathrm{T\ω}}_c}{4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2}+\frac{2K_d}{T+2\mathrm{\τ}},$

$b_1=\frac{K_p\[(3T+2\mathrm{\τ})T^2{\mathrm{\ω}}_0^2+4{\mathrm{T\ω}}_c(T-2\mathrm{\τ})-4(T+6\mathrm{\τ})\]+K_r\·4{\mathrm{T\ω}}_c(T-2\mathrm{\τ})+2K_d(T^2{\mathrm{\ω}}_0^2-4{\mathrm{T\ω}}_c-12)}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$

$b_2=\frac{K_p\[(3T-2\mathrm{\τ})T^2{\mathrm{\ω}}_0^2-4{\mathrm{T\ω}}_c(T+2\mathrm{\τ})-4(T-6\mathrm{\τ})\]-K_r\·4{\mathrm{T\ω}}_c(T+2\mathrm{\τ})+2K_d(12-4{\mathrm{T\ω}}_c-T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$

$b_3=\frac{K_p\[(T-2\mathrm{\τ})T^2{\mathrm{\ω}}_0^2-4{\mathrm{T\ω}}_c(T-2\mathrm{\τ})+4(T-2\mathrm{\τ})\]-K_r\·4{\mathrm{T\ω}}_c(T-2\mathrm{\τ})-2K_d(4-4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)}{(T+2\mathrm{\τ})(4+4{\mathrm{T\ω}}_c+T^2{\mathrm{\ω}}_0^2)},$T为采样时间；

步骤四、根据准PRD控制器理想闭环极点的位置，获得理想的闭环特征方程A_m(z^-1)，根据步骤二得到的受控对象传递函数G_o(z^-1)和步骤三得到的准PRD控制器传递函数G_c(z^-1)，获得系统实际的闭环特征方程A_c(z^-1)，令A_c(z^-1)＝A_m(z^-1)，获得准PRD控制器的控制参数K_p、K_r、K_d与电网电阻R_g和电网电感L_g的关系式，当电网电阻R_g和电网电感L_g发生变化时，逆变器根据步骤三中的差分方程实现准PRD控制器的输出，以实现自适应准PRD控制器对光伏并网逆变器的控制。