[发明专利]一种抑制光伏并网逆变器直流侧母线电压波动的直接功率控制方法

说明书

本发明公开了一种抑制光伏并网逆变器直流侧母线电压波动的直接功率控制方法，属于变流器控制技术领域；该方法包括以下步骤：建立光伏发电系统，确定电网瞬时有功分量v_α、i_α和瞬时无功分量v_β、i_β，采用固定步长扰动观察法，实现光伏阵列的最大功率点跟踪，通过扰动观测器，经修正环节，确定扰动功率将两个PI控制器的输出信号分别作为前馈解耦控制器的输入来构建前馈解耦模型，基于电网电压v_α、v_β，结合前馈解耦系统的输出u_P、u_Q，得出电压控制信号e_α和e_β，对电压控制信号e_α和e_β进行αβ/abc变换，得到逆变器的SPWM控制信号e_a,b,c，本发明在电压外环中引入前馈扰动量，采用简单的比例控制器，即可保证直流母线电压的零稳态误差跟踪；不需要获取电网电压的相位信息，也不需要进行同步旋转坐标变换，从而避免了因使用锁相环(PLL)而导致的稳定性问题。

技术领域

本发明属于变流器控制技术领域，具体涉及一种抑制光伏并网逆变器直流侧母线电压波动的直接功率控制方法。

背景技术

随着风电、太阳能发电等可再生能源技术的快速发展，光伏并网逆变器控制已成为研究的热点。逆变器作为可再生能源与电网的接口装置，其控制性能直接影响并网电能质量与并网效率。

光伏逆变器处于并网运行状态，直流侧母线电压易受有功功率波动的影响。为了实现正弦逆变，直流母线电压必须控制在合理范围内并保持相对稳定。直流母线电压过高，会触发保护装置动作；过低将导致功率从电网侧流向直流侧，不能实现正弦逆变。可见，直流母线电压控制技术在保证电能质量和电网安全稳定运行方面，发挥着重要作用。目前，针对光伏并网逆变器的控制，一般采用电压外环、电流内环的双闭环结构。在双闭环结构中，外环通过PI调节器，对母线电压进行控制，内环则用于跟踪外环的输出电流指令。根据瞬时功率理论，电流与功率之间只差一个电压系数，从本质上讲，对并网电流的控制等同于对输出功率的控制。基于此，有学者借鉴电机驱动理论中直接转矩控制的基本思路，提出对逆变器或整流器进行直接功率控制的方法，该方法使用功率内环代替电流内环，具有功率因数高、结构简单等优点。

当光伏逆变系统存在扰动，如光照强度发生变化时，为改善母线电压的控制性能，抑制其波动，学者提出在电压外环中应用前馈校正的方法，该方法需要增加额外的传感器来获取直流电源与负载的相关信息，增加了系统设计及使用成本。随后，有学者提出一种基于扩张状态观测器的控制方法，该方法与传统方法相比，不需要对扰动电流进行直接测量，即可抑制外部扰动对系统的影响，对不确定扰动和参数变化具有较强的鲁棒性。但是，该方法在内环回路中使用的是比例谐振控制器，需要先将功率参考量转换成相应的电流参考量，然后再对电流量进行控制，这就增加了系统的运算负担。此外，还有学者针对交直流混合微网，提出基于非线性扰动观测器的控制策略，经实践证明，该观测器具有良好的动态品质。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种抑制光伏并网逆变器直流侧母线电压波动的直接功率控制方法，包括如下步骤：

S1:建立光伏发电系统，所述光伏发电系统包括光伏阵列、升压boost电路、逆变器、滤波电感、MPPT控制器、控制系统和电网，所述光伏阵列和升压boost电路之间以及升压电路和逆变器之间通过电容连接；所述MPPT控制器的输入端与光伏阵列相连接，所述MPPT控制器的输出端与升压boost电路相连接；所述控制系统的输入端与电网相连接，所述控制系统的输出端与逆变器相连接；