[发明专利]一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法及并网系统

权利要求书

1.一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过并网逆变器的数学模型进行谐振机理与谐振特性分析，获得光伏发电系统的谐振频率；

步骤2：根据所述光伏发电系统谐振频率，在光伏发电系统的LCL滤波器滤波电容上并联虚拟电阻及电容进行第一层控制，获得第一层传递函数；

步骤3：在光伏发电系统中引入PCC电压前馈通道加入等效虚拟电感，进行第二层控制，获得第二层传递函数；

步骤4：根据所述第一层传递函数和所述第二层传递函数进行分层控制，获得分层控制传递函数，实现分层协同控制。

2.根据权利要求1所述的一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，其特征在于，光伏发电系统的第一台逆变器输出电压u_i至第一台逆变器并网电流i_p1的系统控制传递函数为：

式中，

其中，L₁₁为第一台逆变器侧电感值；L₂₁为第一台逆变器网侧电感值；L_g为电网电感值；C₁为第一台逆变器滤波电容；G_Z1为逆变器侧电感传递函数；G_C为逆变器滤波电容传递函数；G_Z2为逆变器网侧传递函数；G_g为电网阻抗传递函数；

式中，k_p、k_r、ω₁、ω_c分别表示准PR电流控制器的比例增益、广义积分系数、谐振角频率和控制器带宽；G_PR为准PR电流控制器的传递函数；

令s＝jω，代入式(1)得

因此所述光伏发电系统的谐振频率为：

f_LCLg是光伏发电系统与电网交互的谐振点；f_LCL是光伏发电系统内部谐振点。

3.根据权利要求1所述的一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，其特征在于，第一层控制在LCL滤波器滤波电容并联虚拟电阻及电容，其第一层传递函数为：

式中，u_c为并网逆变器滤波电容电压；C_ad为并联虚拟电容值；R_ad为并联虚拟电阻值；

令K_ad＝1/R_ad、T_ad＝R_adC_ad,则式(7)可表示为

式中，K_ad、T_ad分别表示为高阶滤波器的比例系数和滤波时间常数。

4.根据权利要求1所述的一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，其特征在于，第二层控制引入PCC电压前馈通道加入等效虚拟电感，其第二层传递函数为：

式中，ω、ω_c分别表示谐振角频率和控制器带宽。

5.根据权利要求2所述的一种组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法，其特征在于，结合第一层传递函数和第二层传递函数带入系统控制传递函数，获得所述分层控制传递函数为：

式中，R_ad为并联虚拟电阻值；C_ad为并联虚拟电容值；k_spwm为逆变器等效增益；G_h(s)为等效虚拟电感；

其中，L₁₁为第一台逆变器侧电感值；L₂₁为第一台逆变器网侧电感值；L_g为电网电感值；C₁为第一台逆变器滤波电容；G_Z1为逆变器侧电感传递函数；G_C为逆变器滤波电容传递函数；G_Z2为逆变器网侧传递函数；G_g为电网阻抗传递函数；G_PR为准PR电流控制器的传递函数。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的组串型光伏逆变器集群分层协同控制方法的并网系统，其特征在于，包括光伏电池板、DC/DC变换器、DC/AC变换器、LCL滤波器和弱电网；

其中，所述光伏电池板由组串式光伏阵列组成；

所述DC/DC变换器包括直流侧电感L_dci、稳压电容C_dci、二极管和三极管；

所述DC/DC变换器与所述DC/AC变换器组成两级式变换器，通过所述LCL滤波器与所述弱电网相连；

寄生电容C_cpvi连接在光伏电池板和地之间；

LCL滤波器包括滤波电感L_1i和L_2i、所述滤波电感的寄生电阻R_L1i和R_L2i、滤波电容C_i。