一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┝艘环N光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)首先對光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型；然后繪制系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖；最后根據(jù)根軌跡圖，選取能使系統(tǒng)主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組參數(shù)值作為控制參數(shù)。由于本方法及系統(tǒng)無需經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)來選取控制參數(shù)，而是利用根軌跡法直接選取控制參數(shù)，因此能夠解決現(xiàn)有的控制參數(shù)確定方法需要反復(fù)試驗(yàn)，費(fèi)時費(fèi)力、工作效率較低的問題。
【專利說明】一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及自動控制【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參 數(shù)確定方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)逆變器用于將光伏電池產(chǎn)生的直流電變換為交流電，再輸入電網(wǎng)。在這 個過程中，光伏電池接收到的光照強(qiáng)度隨著自然環(huán)境的變化（天氣變化、云的移動等）會不 斷變化，因此并網(wǎng)逆變器的輸出功率也會隨之變化。而逆變器的輸出功率是由控制回路來 控制的，控制回路中有多個比例積分控制器，比例積分控制器的控制參數(shù)決定了整個控制 回路的控制效果，若控制參數(shù)設(shè)計(jì)不當(dāng)，會使逆變器的輸出功率不能隨著光照的變化而快 速變化，造成能量的損失；或者雖然變化迅速，但是波動過于劇烈，在濾波器中產(chǎn)生很高的 感應(yīng)電壓，損壞元器件。因此合理的控制參數(shù)往往直接關(guān)系到光伏并網(wǎng)逆變器的正常運(yùn)行。
[0003] 對于光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，目前通用的方法為試錯法。即首先根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取一組初值，將其接入實(shí)際電路中，測量其輸出電流的波動情況，然后根據(jù)控制理 論的基本原理，對控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。若光照變化時，輸出電流變化緩慢，則增大比例系數(shù)； 若穩(wěn)態(tài)時輸出功率低于光伏電池最大功率，則增大積分系數(shù)等。需要反復(fù)試驗(yàn)，費(fèi)時費(fèi)力、 工作效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法及系統(tǒng)，用于確 定光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)，以解決現(xiàn)有的控制參數(shù)確定方法需要反復(fù)試驗(yàn)，費(fèi)時費(fèi)力、 工作效率較低的問題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)提出的方案如下：
[0006] -種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法，包括如下步驟：
[0007] 對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型；
[0008] 繪制所述系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖；
[0009] 根據(jù)根軌跡圖，選取能使系統(tǒng)主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)值作為所述光伏 并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)。
[0010] 優(yōu)選的，所述對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型，包括：
[0011] 對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立簡化電路模型；
[0012] 針對所述簡化電路模型建立所述小信號模型。
[0013] 優(yōu)選的，所述繪制所述系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖，包括：
[0014] 根據(jù)所述小信號模型建立狀態(tài)矩陣；
[0015] 根據(jù)所述狀態(tài)矩陣?yán)L制所述根軌跡圖。
[0016] 優(yōu)選的，所述從所述根軌跡圖中選取能使系統(tǒng)主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù) 值作為所述光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)，包括：
[0017] 確定所述根軌跡圖的主特征值；
[0018] 根據(jù)所述主特征值的范圍確定所述控制參數(shù)的范圍；
[0019] 選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為所述控制參數(shù)。
[0020] 優(yōu)選的，所述控制參數(shù)包括控制回路中的所有PI控制器的控制參數(shù)。
[0021] 一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，包括：
[0022] 建模模塊，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型；
[0023] 繪制模塊，用于繪制所述系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖；
[0024] 選定模塊，用于從所述根軌跡圖中選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為 所述光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)。
[0025] 優(yōu)選的，所述建模模塊包括：
[0026] 第一建模單元，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立簡化電路模型；
[0027] 第二建模單元，用于針對所述簡化電路模型建立所述小信號模型。
[0028] 優(yōu)選的，所述繪制模塊包括：
[0029] 矩陣建立單元，用于根據(jù)所述小信號模型建立狀態(tài)矩陣；
[0030] 繪圖單元，用于根據(jù)所述狀態(tài)矩陣?yán)L制所述根軌跡圖。
[0031] 優(yōu)選的，所述選定模塊包括：
[0032] 主特征值確定單元，用于確定所述根軌跡圖的主特征值；
[0033] 范圍確定單元，用于根據(jù)所述主特征值的范圍確定所述控制參數(shù)的范圍；
[0034] 選取單元，用于選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為所述控制參數(shù)。
[0035] 優(yōu)選的，所述控制參數(shù)包括控制回路中的所有PI控制器的控制參數(shù)。
[0036] 從上述技術(shù)方案可以看出，本申請?zhí)峁┝艘环N光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方 法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)首先對光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型；然后繪制系統(tǒng)小信 號模型的根軌跡圖；最后從根軌跡圖中選取離虛軸最遠(yuǎn)的特征值作為控制參數(shù)。由于本方 法及系統(tǒng)無需經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)來選取控制參數(shù)，而是利用根軌跡法直接選取控制參數(shù)，因此 能夠解決現(xiàn)有的控制參數(shù)確定方法需要反復(fù)試驗(yàn)，費(fèi)時費(fèi)力、工作效率較低的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0038] 圖1為本申請實(shí)施例提供的一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法的流程圖；
[0039] 圖2為本申請?zhí)峁┑墓夥孀兤鞯牡刃щ娐穲D；
[0040] 圖3為本申請?zhí)峁┕夥⒕W(wǎng)逆變器的控制原理圖；
[0041] 圖4為本申請?zhí)峁┑南到y(tǒng)小信號模型的特征值分布圖；
[0042] 圖5為本申請?zhí)峁┑腒p連續(xù)變化時系統(tǒng)根軌跡圖；
[0043] 圖6為本申請?zhí)峁┑腒p連續(xù)變化時系統(tǒng)主特征值軌跡；
[0044] 圖7為本申請?zhí)峁┑腒i連續(xù)變化時系統(tǒng)根軌跡圖；
[0045] 圖8為本申請另一實(shí)施例提供的一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面將結(jié)合本申請實(shí)施例中的附圖，對本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本申請中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
[0047] 實(shí)施例一
[0048] 圖1為本申請實(shí)施例提供的一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法的流程圖。
[0049] 如圖1所示，本實(shí)施例提供的光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法包括如下步 驟：
[0050] SlOl :對光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型。
[0051] 以LCL濾波器的電流環(huán)控制方式為例，首先確定其簡化電路模型，如圖2所示。
[0052] 其中，LpL2Jf分別為LCL濾波器的濾波電感和濾波電容，R。為與濾波電容串聯(lián)的 電阻，u。為濾波電容兩端電壓，u、 U(l、Ue分別為圖中對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的電壓，I1為流過L1的電流， i2為注入母線的電流。由于目前光伏并網(wǎng)逆變器一般都接入低壓微網(wǎng)或配電網(wǎng)，因此本文 中設(shè)定母線電壓為380V，在此電壓等級下，連接線呈電阻性，圖中用R une表示。
[0053] 為了提高對光能的利用效率，光伏并網(wǎng)逆變器均采用PQ控制以輸出最大的有功 功率，控制原理圖如圖3所示。
[0054] 其中下標(biāo)d、q表示該量在dq坐標(biāo)系下的d軸和q軸分量，pMf、qMf為有功功率和 無功功率的參考值。PLL可以使dq變換的角度和U e的相角保持一致，由Park變換可以得 到

【權(quán)利要求】
1. 一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定方法，其特征在于，包括如下步驟： 對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型； 繪制所述系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖； 根據(jù)根軌跡圖，選取能使系統(tǒng)主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)值作為所述光伏并網(wǎng) 逆變器的控制參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制參數(shù)確定方法，其特征在于，所述對所述光伏并網(wǎng)逆變器 建立系統(tǒng)小信號模型，包括： 對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立簡化電路模型； 針對所述簡化電路模型建立所述小信號模型。
3. 如權(quán)利要求1所述的控制參數(shù)確定方法，其特征在于，所述繪制所述系統(tǒng)小信號模 型的根軌跡圖，包括： 根據(jù)所述小信號模型建立狀態(tài)矩陣； 根據(jù)所述狀態(tài)矩陣?yán)L制所述根軌跡圖。
4. 如權(quán)利要求1所述的控制參數(shù)確定方法，其特征在于，所述從所述根軌跡圖中選取 能使系統(tǒng)主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)值作為所述光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)，包 括： 確定所述根軌跡圖的主特征值； 根據(jù)所述主特征值的范圍確定所述控制參數(shù)的范圍； 選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為所述控制參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的控制參數(shù)確定方法，其特征在于，所述控制參數(shù)包括控制回路 中的所有PI控制器的控制參數(shù)。
6. -種光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，其特征在于，包括： 建模模塊，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立系統(tǒng)小信號模型； 繪制模塊，用于繪制所述系統(tǒng)小信號模型的根軌跡圖； 選定模塊，用于從所述根軌跡圖中選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為所述 光伏并網(wǎng)逆變器的控制參數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，其特征在于，所述建模模塊包括： 第一建模單元，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器建立簡化電路模型； 第二建模單元，用于針對所述簡化電路模型建立所述小信號模型。
8. 如權(quán)利要求6所述的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，其特征在于，所述繪制模塊包括： 矩陣建立單元，用于根據(jù)所述小信號模型建立狀態(tài)矩陣； 繪圖單元，用于根據(jù)所述狀態(tài)矩陣?yán)L制所述根軌跡圖。
9. 如權(quán)利要求6所述的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，其特征在于，所述選定模塊包括： 主特征值確定單元，用于確定所述根軌跡圖的主特征值； 范圍確定單元，用于根據(jù)所述主特征值的范圍確定所述控制參數(shù)的范圍； 選取單元，用于選取使主特征值遠(yuǎn)離虛軸的一組控制參數(shù)作為所述控制參數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的控制參數(shù)確定系統(tǒng)，其特征在于，所述控制參數(shù)包括控制回路 中的所有PI控制器的控制參數(shù)。
【文檔編號】H02J3/38GK104319814SQ201410645151
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】趙波, 周丹, 楊野清, 張雪松 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院