[发明专利]一种光伏并网逆变器直流电压环优化控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池控制领域，特别是涉及一种光伏并网逆变器直流电压环优化控制方法及控制系统。

背景技术

光伏电池的I-V特性曲线具有非现象特征，且受到不断变换的光照强度硬性，对光伏逆变器直流电压环的高性能控制提出了很高的要求。

目前，对于光伏逆变器直流电压环的控制，都是采用固定PI参数(比例P和积分I)控制，应用于恒定光照下光伏电池的特性曲线在各个运行电压点的PI控制参数没有差别，应用于变光照情况下光伏电池输出曲线实施变化的PI控制参数也没有区别，所以固定PI参数控制方式在光伏电池上的控制性能不具有普适性。

光伏电池的输出特性曲线是非线性曲线，现有的固定PI参数控制缺点在于：难以在静态和动态的各个运行电压点上实现控制性能的灵活性，难以实现高性能电压环控制，增加了前级MPPT控制和后级电流环控制的负责性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种光伏并网逆变器直流电压环优化控制方法及控制系统，通过简化光伏电池为线性模型，可以计算变光照情况下的自适应控制参数来进行调节，提高对直流电压环的控制性能。

本发明实现上述目的所采用的技术方案是：

根据本发明的一个方面，提供了一种光伏并网逆变器直流电压环优化控制方法，包括以下步骤：

A、建立光伏电池线性简化模型；

B、根据线性简化模型建立自适应函数，求得PI调节模块的自适应参数；

C、利用PI的自适应参数对直流电压环进行控制。

进一步的，建立线性简化模型的步骤包括：在额定光照强度和额定温度条件下，在运行电压点的邻域范围内，结合逆变器的直流支撑电容，将光伏电池电路简化为线性模型；简化的线性模型依据戴维南等效电源定理，逆变器的直流支撑电容两端电压的数学模型公式为：

其中，U_dc为光伏电池工作电压，V_ocs为光伏电池线性简化模型的开路电压，E_d为交流电压幅值，R_s为光伏电池线性简化模型的等效电阻，I_d为交流电流幅值，C为直流电流电容；

采用PI调节模块的控制系统为：

其中，I_dref为交流电流幅值指令值，U_dcref为直流电压指令值，K_p为PI调节模块自适应参数中的比例系数，K_i为PI调节模块自适应参数中的积分系数，s为拉普拉斯算子。

进一步的，在简化的线性模型的控制线路中，在加入前馈参数前，包含PI调节模块的直流电压开环传递函数：

其中，K_c为交流电流幅值I_d的计算系数，K_c＝I_dcin/I_d，I_dcin为不含电容电流的直流电流，T_s为开关周期；

上式可简化为：

其中，K＝K_cR_sK_i，T＝3T_s；

根据典型I型系统的设计方法计算PI调节模块在额定光照强度和额定温度情况下的自适应参数K_p和K_i：

进一步的，光伏电池的工程模型为：

其中，C₁、C₂为光伏电池参数，V_oc为标准光照下光伏电池的实际开路电压，I_sc为标准光照下光伏电池的实际短路电流；

若已知额定光照强度S_ref下光伏电池某工作点的直流电压积分系数取值为K_i0，那么在实际光照强度S时，根据自适应参数K_i与K_i0存在的比例关系，在不同光照强度条件下的自适应参数K_i的二次适应计算方式为：

其中，K_i0为在额定光照强度和额定温度情况下的预设积分系数，I_dc0为预设直流工作电流值。