[发明专利]基于逆下垂控制的光伏微网系统离/并网控制方法

说明书

基于逆下垂控制的光伏微网系统离/并网控制方法，涉及离/并网切换领域。本发明是为了解决传统下垂控制无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态的问题。离并网状态下均采用统一的电流型控制器，离网恒功率输出模块用来驱动开关管T₀，从而使前级变换器输出功率等于后级逆变器输入的功率，离网逆变电压输出模块用来驱动全桥逆变电路，从而稳定直流母线电压并输出正弦交流电压；并网功率最大化输出模块用来驱动开关管T₀，从而实现逆变器最大功率的输出，并网电流输出模块用以驱动全桥逆变电路，从而稳定直流母线电压并使输出电流单位功率因数并网。用于逆变器的离并网无缝切换。

技术领域

本发明涉及光伏微网系统离/并网控制方法。属于离/并网切换领域。

背景技术

光伏微网具有两种工作模态：并网运行和离网运行。并网运行时，光伏单元将太阳能转化为电能，在为用电负荷供电的同时将多余的电能馈入到电网中。离网运行指光伏逆变器通过静态开关断开与大电网的连接，光伏单元的能量全部供给本地负荷，保证本地用电负荷的正常运行。对应于微网的两种运行模式，需要在控制层面设计相应的控制策略，实现在两种运行状态下及切换瞬态的稳定运行。传统控制系统在离并网分别采用了电压型和电流型两套控制策略，对应了静态开关的导通和关断状态，控制策略的不同以及静态开关动作的延迟会导致严重的切换冲击。

针对传统切换控制的缺点，有学者提出了在传统切换控制策略基础上的电压电流加权控制。然而，该控制器结构复杂，且仍然是基于传统的离网电压型控制和并网电流型控制，从本质上未实现控制器在离并网状态下的统一，仍然存在一定程度的离并网切换瞬态冲击。还有学者提出了间接电流控制，其控制思想源自于对逆变器输出端的稳态电压平衡关系。该方法对于稳定状态下运行的离并网光伏逆变器具有良好的控制效果，然而间接电流控制应用于动态系统时响应速度较慢。在控制过程中引入了非线性运算，对控制器的处理速度要求较高，从一定程度上反而增加了系统的控制成本并降低了系统的可靠性。

下垂控制是广泛应用于逆变器并联系统中的一种控制方法，其基本思想源自于同步电机的下垂外特性，引入下垂方程建立了逆变器输出电压幅值频率和有功无功功率的线性关系。但是，传统下垂控制在应用于并网控制中存在诸多缺陷。其中，由于下垂方程入口参数包括逆变器输出的有功和无功功率，因而控制速度被限制在了工频周期，最外环的控制速度较慢，对瞬态的网侧电压波动及直流输入侧的波动无法实现良好的动态补偿。甚至，传统下垂控制仍然无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态。

发明内容

本发明是为了解决传统下垂控制无法对逆变器输出电流进行直接控制，并网状态下注入电网中的电能质量不可控，并网电流波形无法达到理想状态的问题。现提供基于逆下垂控制的光伏微网系统离/并网控制方法。

基于逆下垂控制的光伏微网系统离网控制方法，所述光伏微网系统包括电容C₁、电容C_ac、电容C₂、二极管D、全桥逆变电路VD、开关管T₀、电感L和电感Lac；

电容C₁的两端连接光伏阵列PV的输出端，电容C₁的一端连接电感L的一端，电感L的另一端同时连接开关管T₀的集电极和二极管D的正极，开关管T₀的发射极、电容C₁的另一端和电容C₂的一端均连接全桥逆变电路VD的一个输入端，电容C₂的另一端同时连接二极管D的负极和全桥逆变电路VD的另一个输入端；