一种光伏发电系统母线稳压控制方法技术方案

本发明专利技术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

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电系统母线稳压控制方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]本专利技术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。
[0004]本专利技术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：
[0005]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；
[0006]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；
[0007]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。
[0008]所述的坐标变换通过如下公式实现：
[0009][0010]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。
[0011]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：
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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。
[0015]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。
[0016]本专利技术与现有技术相比，本专利技术所述的光伏发电系统可以有效的改善直流母线电压的瞬态响应，针对电网电压定向的矢量控制。所提出的一阶自抗扰控制技术被嵌入在外环控制器中，实现了控制优化，在光伏发电系统在受到扰动影响时得到最小的波动幅值和最短的暂态过程。
附图说明
[0017]图1是本专利技术光伏发电系统的结构图；
[0018]图2是本专利技术嵌入自抗扰技术的电网电压定向的矢量控制框图；
[0019]图3是本专利技术自抗扰控制器示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：
[0021]本专利技术涉及一种光伏发电系统母线稳压控制方法，包括如下步骤：
[0022]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；
[0023]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；
[0024]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。
[0025]所述的坐标变换通过如下公式实现：
[0026][0027]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。
[0028]本专利技术矢量控制框图如图2所示，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。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。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。由两电平空间矢量脉冲宽度调制控制法，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。
[0029]所述的两电平空间矢量脉冲宽度调制控制法主要针对逆变电路，根据不同的开关组合方式生成八个基本电压空间矢量；在空间旋转坐标系下，通过优化安排相邻扇区内电压矢量的作用时间生成需要的电压矢量，进而得到触发脉冲波形。则三相电压合成的空间矢量U(t)就可以表示成：
[0030][0031]可见U(t)是一个幅值等于相电压峰值的旋转空间矢量，以角频率ω＝2πf 按逆时针方向匀速旋转，SVPWM(正弦波脉宽调制)算法就是使用三相桥的开关状态把在空间中旋转的矢量U(t)表示出来。
[0032]所述矢量控制计算，即在坐标变换过程中，将电网电压合成的矢量E定向于d
‑
q坐标系中的d轴上，以a相电压峰值点作为相角θ的零点，则有 U
gd
＝|E|、U
gq
＝0；进而根据瞬时功率理论，可得输出的瞬时有功功率P
g
和瞬时无功功率Q
g
的表达式，见式3：
[0033][0034]其中：U
gd
、U
gq
、I
gd
、I
gq
分别为网侧逆变器电压电流的d、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统母线稳压控制方法，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统母线稳压控制方法，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述的一种光伏发电系统母线稳压控制方法，其特征在于：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

【专利技术属性】
技术研发人员：王秀茹，韩少华，代鹏，邱冬，刘刚，许磊，钱欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司，
类型：发明
国别省市：