[发明专利]一种光伏发电系统母线稳压控制方法

说明书

本发明涉及一种光伏发电系统母线稳压控制方法，包括如下步骤：1)根据电压、电流采样和锁相环获得交流电压、交流电流、直流母线电压和相角的值送入DSP芯片(TS28379D)中；2)将采样电路获得的交流电压、电流量通过坐标变换转化成d‑q轴对应的量；3)由两电平空间矢量脉冲宽度调制控制法，得到三相全控桥的触发脉冲；进而实现能量从直流母线处到电网的流动。

技术领域

本发明涉及一种自抗扰技术优化电网电压定向矢量控制的控制方法，主要应用于光伏发电领域，可解决光照变化、系统复杂、电网电压波动及负载变化等问题。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境污染问题的日益突出。因此，对新能源的研究、开发与利用，是解决能源枯竭、环境污染的必然过程。太阳能作为可再生自然能源的一种，遍布全球，环保可靠，便于利用，是目前作为调整能源结构应用最广最具发展潜力的绿色能源之一。但是由于光照的随机性和光伏发电系统的非线性、变参数等强不确定性，光伏发电系统母线处的电压稳定性受到巨大的挑战，这也直接影响到光伏发电的大规模应用。因此，优化网侧变换器的性能及其控制策略对光伏发电系统的经济性、稳定性和安全性的优化具有重大的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：以三相全桥逆变器为例，通过提出一种应用自抗扰技术的电网电压定向矢量控制方法，解决直流母线电压受扰动影响波动大等问题。

本发明采用如下技术手段来实现：一种光伏发电系统母线稳压控制方法，包括如下步骤：

1)根据电压、电流采样和锁相环获得交流电压、交流电流、直流母线电压和相角的值送入DSP芯片(TS28379D)中；

2)将采样电路获得的交流电压、电流量通过坐标变换转化成d-q轴对应的量；

3)由两电平空间矢量脉冲宽度调制控制法，得到三相全控桥的触发脉冲；进而实现能量从直流母线处到电网的流动。

所述的坐标变换通过如下公式实现：

其中相角θ＝ωt，是两相旋转d-q坐标系中d轴与三相静止坐标系中a轴的夹角，ω为同步旋转角速度，由锁相环得到。

步骤3中的两电平空间矢量脉冲宽度调制控制法具体包括如下步骤：

1)将直流母线处电压值u_dc*作为给定量r，设定的直流母线处电压值u_dc作为反馈量y，输入自抗扰控制器的扩张状态观测器中进行计算；然后通过线性状态误差反馈控制律u₀＝K_P(r-z₁)-z₂进行组合，最后输出外环的控制信号；

2)将外环的输出信号作为内环控制的输入信号I_gd*，然后与I_gd做差经过比例-积分(PI)控制器输出，作为d轴的最终输出；

3)将低电平作为q轴的输入信号与I_gq做差经过PI控制器输出，作为q 轴的最终输出，然后进行Clack反变换，得到逆变器的触发脉冲；进而实现能量从直流母线处到电网的流动。

一种使用母线稳压方法的光伏发电系统，在所述的光伏发电系统外环上设置自抗扰控制器，所述的自抗扰控制器包括跟踪微分器、扩展状态观测器和非线性状态误差反馈控制律；其中，跟踪微分器的作用是安排过渡过程，给出合理的控制信号，解决了响应速度与超调之间的矛盾；扩张状态观测器用来解决模型未知部分和外部未知扰动综合对控制对象的影响，然后给出信号补偿这些扰动。将控制对象变为普通的积分串联型控制对象；非线性误差反馈控制律给出被控对象的控制策略。