一种基于lprc-nlpi复合控制器的光伏并网逆变器控制方法1

1、(19)中民国家知识局(12)发明专利申请(10)申请(43)申请号 CN 104037802日 2014.09.10A(21)申请号201410251423.0(22)申请日2014.06.06(71)申请人浙江大学地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866 号申请人宁波成筑智能科技(72)发明人月(74)专利机构 杭州求是专利司 33200有限公人(51).Cl.H02J 3/38 (2006.01)H02J 3/01 (2006.01)1亥5亥2亥(54) 发明名称一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法(57) 摘要本发明公开了一种基于 LPRC-NL

2、PI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法。通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压，从而得到控制环的输出信号作为光伏并网逆变器输出电流的参考值 ；然后从光伏并网逆变器的输出端提取输出电流的实际值，并将光伏并网逆变器输出电流的参考值和实际值相减，得到电流差值 ；将电流差值输入由线性相位重复控制器和非线性 PI 控制器相并联而成的复合控制器中，进行计算得到光伏并网逆变器的实际控制量，对光伏并网逆变器进行控制。本发明提高系统的运行稳定性，避免因系统相位滞后等导致的停机故障 ；提高光伏并网逆变器输出电能质量，有效降低光伏并网逆变器输出电能的谐波畸变。CN 104037802 A权利要CN 104037

3、802 A1/1 页1. 一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 偸对光伏并网逆变器进行控制，通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压，从而得到控制环的输出信号作为光伏并网逆变器输出电流的参考值；然后从光伏并网逆变器的输出端提取输出电流的实际值，并将光伏并网逆变器输出电流的参考值和实际值相减，得到电流差值 ；将电流差值输入由线性相位重复控制器和非线性 PI 控制器相并联而成的复合控制器中，进行计算得到光伏并网逆变器的实际控制量，对光伏并网逆变器进行控制。2. 权利要求 1 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的偸 1) 中的

4、光伏并网逆变器输出电流的参考值 i* 公通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压得到中，Kp 为非线性 PI 控制器的系，Ki 为非线性 PI 控制器的系，udc 为直流母线电压实际值，为直流母线电压参考值，t 为。3. 权利要求 1 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的偸 3) 中的光伏并网逆变器的实际控制量 u 公进行计算得到中，i 为输出电流的参考值和实际值的电流差值，12 为一参，fs 为乥，f0 为电网电压乥，fal() 为参考“ . 非线性控制器J. 学 ,1994,20(4),487-490”中定的，z 为复的变算，k 为相位环的系，H(

5、z) 为线性相位低通波器的，N 为相位滞后。权利要求 1 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的线性相位低通波器的 H(z) 为 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 为复的变算。权利要求 2 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的直流母线电压参考值取 640V。权利要求 3 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的乥 fs 取

6、 20000Hz，网电压乥 f0 取 50Hz。权利要求 3 所的一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，于 所的相位滞后 N 取 10。2明CN 104037802 A1/5 页 /35C 1/3I 乚0001本发明一种光伏并网逆变器控制方法，是一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法。0002 光伏并网发电有环量大于开发的，成为能发电中的能利。并网逆变器作为光伏并网发电系统电网的， 电能和的重要作。然而，由于成并网逆变器的器等，光伏发电系统环的，导致光伏并网逆变器输出电流大的谐波电流，电流波质量变差 ；输出电流稳定性光和的，导致系统稳定性变

7、差。0003 本发明对 (10kW) 相光伏并网逆变器，基于相并网逆变器作为 电路，本发明方法于逆变器的控制中，附图 2。0004 光伏作为输入直流电于并网逆变器。电电 Cdc 作为输入的波电并于并网逆变器直流母线端 ；逆变器相由 2 开 S1-S2 联于直流母线端，开端并联一 D1-D2，由相的中出 ABC 相线，由逆变器波电 Li 和波电 C 成的 LC 波器入相电网。0005 图 3 的并网逆变器相等效电路，得到图 4 所的系统控制图，有图 4 所的控制，得到电路的，所 000 00070008图 4 中，LiRi 为逆变器波电等效电 ；C 为波电 ；Rg 为电网等效电 ；ui u 为逆

8、变器电压 ( 逆变器实际控制量相等 ) ；ug 电网电压。0009。0010为光伏并网逆变器实际的，是实逆变器控制的重要中得出的光伏并网逆变器，由于到开器 LC 波器成的非线性性的，中的 LiRiCRg 为复的非线性变，系统到电网电压 ug 的，电网中的谐波入光伏并网逆变器中。导致光伏并网发电系统大量的谐波，稳定性变差。计一种提高输出电流波质量，能提高系统稳定性的光伏并网逆变器控制方法，有的控制方法，实逆变器的有效控制，成为了的乬。3明CN 104037802 A2/5 页发明0011为乬，本发明提出一种基于 LPRC-NLPI 复合控制器的光伏并网逆变器控制方法，到逆变器输出电流波质量提高系

9、稳定性的的。本发明是一种提高系统谐波制能，提高系统稳定运行的光伏并网逆变器线性相位重复控制器控制方法， 统重复控制器相，有效光伏并网发电系统的非线性和环等定性的，并有效制输出电流中的谐波。为实光伏并网逆变器输出电流直流量的高效控制，提出电流差值非线性 PI 控制方法，实直流量的高效非线性控制，进一 系统的剕稳定性。0012本发明的技方偸00131) 对光伏并网逆变器进行控制，通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压，从而得到控制环的输出信号作为光伏并网逆变器输出电流的参考值；00142) 然后从光伏并网逆变器的输出端提取输出电流的实际值，并将光伏并网逆变器输出电流的参考值和实际值相减，得到电流

10、差值 ；00153) 将电流差值输入由线性相位重复控制器和非线性 PI 控制器相并联而成的复合控制器中，进行计算得到光伏并网逆变器的实际控制量，对光伏并网逆变器进行控制。001 所的偸 1) 中的光伏并网逆变器输出电流的参考值 i* 公通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压得到00170018中，Kp 为非线性 PI 控制器的系，Ki 为非线性 PI 控制器的系，udc为直流母线电压实际值，为直流母线电压参考值，t 为。0019所的偸 3) 中的光伏并网逆变器的实际控制量 u 公进行计算得到 00200021中，i 为输出电流的参考值和实际值的电流差值，12 为一参，fs 为乥，f0 为电网

11、电压乥，fal() 为参考“ . 非线性控制器 J. 学 ,1994,20(4),487-490”中定的，z 为复的变算，k为相位环的系，H(z) 为线性相位低通波器的，N 为相位滞后。所的线性相位低通波器的 H(z) 为 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 为复的变算。0022002300240025002 所的直流母线电压参考值取 640V。00270028所的乥 fs 取 20000Hz，网电压乥 f0 取 50Hz。所的相位滞后 N

12、取 10。4明CN 104037802 A3/5 页0029 本发明的有效是0030 1本发明通过直流母线电压环非线性 PI 控制器，得逆变器输出电流的参考值，有效降低了电压控制器计的。0031 2本发明通过高效非线性 PI 控制器能实相光伏并网逆变器输出电流直流量的高效控制，提高系统剕性，有效制光伏并网逆变器有的非线性性对输出电流稳定性的利。0032 3本发明通过计有线性相位的重复控制器，有效制光伏并网逆变器输出电流中所有的谐波电流，提高输出电流波质量，避免统的重复控制器所有的相位滞后，光伏并网发电系统的稳定性和剕性。明0033图 1 为本发明方法的控制流图。0034图 2 为本发明技的系统

13、图。0035图 3 为本发明并网逆变器相等效电路图。003 图 4 为本发明并网逆变器的控制图。0037图 5 为实 (10kW) 输出电流波实偠图。0038图 6 为实 (1kW) 输出电流波实偠图。0039图 7 为实输入并网逆变器波的实偠图。0040图 8 为实输入减并网逆变器波的实偠图。0041 合附图实对本发明作进一说明。0042 图 1 所，本发明方法偸 0043 1) 对并网逆变器进行控制，通过非线性 PI 控制器控制直流母线电压，从而得到控制环的输出信号作为光伏并网逆变器输出电流的参考值；0044 2) 然后从光伏并网逆变器的输出端提取输出电流的实际值，并将光伏并网逆变器输出电

14、流的参考值和实际值相减，得到电流差值 ；0045 3) 将电流差值输入由线性相位重复控制器 (LPRC) 和非线性 PI 控制器 (NLPI) 相并联而成的复合控制器中，进行计算得到光伏并网逆变器的实际控制量，对光伏并网逆变器进行控制。004 偸1) 中的光伏并网逆变器输出电流的参考值i* 公通过非线性PI 控制器控制直流母线电压得到0047中，Kp 为非线性 PI 控制器的系，Ki 为非线性 PI 控制器的系，udc 为0048直流母线电压实际值，为直流母线电压参考值，t 为。0049偸 2) 中的光伏并网逆变器输出电流的参考值和实际值的电流差值i 公计算得到0050i i*-i5明CN 1

15、04037802 A4/5 页0051中，i 为光伏并网逆变器输出电流实际值。0052偸 3) 中的光伏并网逆变器的实际控制量 u 公进行计算得到00530054中，i 为输出电流的参考值和实际值的电流差值，12 为一参，fs 为乥，f0 为电网电压乥，fal() 为参考“ . 非线性控制器 J. 学 ,1994,20(4),487-490”中定的，z 为复的变算，k为相位环的系，H(z) 为线性相位低通波器的，N 为相位滞后。0055的线性相位低通波器的 H(z) 为公 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 为复的变算。0059的实际控制过中，直流母线电压参考值20000Hz，网电压乥 f0 取 50Hz，相位滞后 N 取 10。取 640V，乥 fs 取00 0本发明的偸 1) 提取并网逆变器输出电流的参考值。本发明通过直流母线电压环中的 PI 控制器，得逆变器输出电流的参考值，有效降低了电压控制器计的。00 1本发明的偸 2) 和偸 3) 得到光伏并网逆变器输出电流参考值和实际值的差值，利非线性 PI 控制器实相光伏并网逆变器输出电流直流量的高效控制。本发明通过高效非线性 PI 控制器能实相光伏并网逆变

17、器输出电流直流量的高效控制，提高系统剕性，有效制光伏并网逆变器有的非线性性对输出电流稳定性的利。00 2本发明的偸 3) 提出有线性相位的重复控制器控制光伏并网逆变器输出电流，得到逆变器实际控制量。本发明通过计有线性相位的重复控制器，有效制光伏并网逆变器输出电流中所有的谐波电流，提高输出电流波质量，避免统的重复控制器所有的相位滞后，光伏并网发电系统的稳定性和剕性。00 3本发明 SSR-KDF 控制方法的控制流 图，附图 1。图 1 中，为 LC 波器波电 Li 的，为 LC 波器波电 C 的，为电网等效电 Rg 的。00 4本发明基于中为的相并网逆变器作为电路，附图 2。00 5本发明的实 00 10kW 相并网逆变器机对本发明 1 所。控制方法进行了实偠。偠参6明CN 104037802 A5/5 页 100 700 8 通过波器实偠波，通过实偠，本发明提出的控制方法，所得实偠 THD00 9 实偠图 0070 (1) 逆变器稳定运行， (10kW) 和 (1kW) 逆变器输出电流波， (10kW) 图 5 所， (1kW) 图 6 所。由图 5图 6 出 本发