本發(fā)明涉及逆變器的控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)的控制方法。

背景技術(shù)：

獨(dú)立光伏離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以作為UPS儲(chǔ)能的一種解決方案，UPS能夠?qū)χ匾娏ο到y(tǒng)的供電提供保障，避免斷電造成重大損失。對(duì)于較大功率的應(yīng)用場(chǎng)合可以通過光伏離網(wǎng)逆變器的并聯(lián)使用，維持負(fù)載的正常運(yùn)行。

針對(duì)傳統(tǒng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，根據(jù)有無互連線可分為有互連線并聯(lián)控制技術(shù)和無互聯(lián)線并聯(lián)控制技術(shù)。有互連線的并聯(lián)控制技術(shù)可以獲得很好的均流效果，也大大簡(jiǎn)化了并聯(lián)系統(tǒng)的控制，使得逆變電源并聯(lián)更加容易實(shí)現(xiàn)，但是互連線的存在不僅限制了各逆變器之間的空間距離，而且容易引入干擾信號(hào)，不利于并聯(lián)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。而無互聯(lián)線并聯(lián)控制能夠?qū)崿F(xiàn)逆變模塊相對(duì)完全獨(dú)立，易實(shí)現(xiàn)冗余系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)能夠解決有互連線中均流線限制逆變器的擺放位置和易受外界干擾的問題。

常規(guī)的UPS逆變電源常采用數(shù)字PID控制算法，數(shù)字PID控制又分為單閉環(huán)PID控制和雙閉環(huán)PID控制。單閉環(huán)控制雖然采用有效值反饋相比，PID的快速響應(yīng)能力有所提高，但還是有局限性，抗負(fù)載擾動(dòng)能力較弱，識(shí)別負(fù)載擾動(dòng)的影響相對(duì)滯后。雙閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性能較好，但對(duì)于處理器的性能要求很高，必須擁有非常高的處理速度。因此需要采用新的控制算法用以實(shí)現(xiàn)UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)逆變器并聯(lián)采用基于PQ下垂特性的PI控制算法，在極端情況下穩(wěn)態(tài)誤差大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，從而造成電流均流效果差，甚至不能并聯(lián)運(yùn)行的技術(shù)缺陷，提供一種基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)的控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：

一種基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)的控制方法，用于多臺(tái)UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中控制各個(gè)逆變器的輸出電壓幅值和頻率以及對(duì)負(fù)載均分，所述控制方法包括以下步驟：

S1、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器采樣市電電壓，檢測(cè)負(fù)載端電壓相位；

S2、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器采樣逆變輸出的瞬時(shí)電壓U_o和電流i_o，計(jì)算瞬時(shí)有功功率P_k和無功功率Q_k；

S3、在逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中計(jì)算一個(gè)工頻周期內(nèi)有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k；

S4、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用瞬時(shí)有功功率P_k和無功功率Q_k，以及逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中一個(gè)工頻周期內(nèi)有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k，計(jì)算產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT；

S5、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT，得到內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref和定時(shí)器周期設(shè)定值T'；

S6、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref，結(jié)合輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o，得到外環(huán)電流參考值i_ref；

S7、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述外環(huán)電流參考值i_ref，結(jié)合輸出電流的瞬時(shí)值i^*_o，以及定時(shí)器周期設(shè)定值T'，得到輸出電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM脈沖。

進(jìn)一步地，所述步驟S4中計(jì)算產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT具體包括：

S41、根據(jù)UPS光伏離網(wǎng)逆變器的容量設(shè)定本逆變器的電壓下垂系數(shù)n和頻率下垂系數(shù)m，利用采樣負(fù)載端電壓設(shè)定參考值V_o；

S42、根據(jù)UPS光伏離網(wǎng)逆變器輸出當(dāng)前工頻周期有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k，以及前一工頻周期有功功率平均值P^*_k-1和無功功率平均值Q^*_k-1，計(jì)算輸出電壓幅值V，以及頻率調(diào)整初值Δt；

S43、由輸出電壓幅值V和輸出電壓設(shè)定參考值V_o，產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz，由頻率調(diào)整系數(shù)K₁和頻率調(diào)整初值Δt，產(chǎn)生頻率調(diào)整值ΔT。

進(jìn)一步地，所述步驟S6包括：

S61、計(jì)算所述內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref與輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o的偏差值，得到當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k和前一個(gè)PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k-1；

S62、計(jì)算當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k與前一個(gè)PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k-1的偏差變化率，得到系統(tǒng)偏差變化率Δe；

S63、根據(jù)當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k和系統(tǒng)偏差變化率Δe，作為模糊控制器的輸入語言變量，結(jié)合三角形隸屬度函數(shù)，得到PID參數(shù)K_p、K_I、K_D；

S64、根據(jù)所述內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref與所述輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o，以及所述PID參數(shù)K_p、K_I、K_D，得到外環(huán)電流參考值i_ref。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中市電電壓的有效值為0，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載端電壓過零點(diǎn)時(shí)即啟動(dòng)UPS光伏離網(wǎng)逆變器工作。

進(jìn)一步地，所述正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz的取值范圍為(0,1)，所述頻率調(diào)整值ΔT的取值范圍為(0,50)。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)偏差值e_k，所述系統(tǒng)偏差變化率Δe，所述PID參數(shù)K_p、K_I、K_D模糊集上的基本論域?yàn)椋?/p>

e_k，Δe，K_p，K_I，K_D＝(-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4)，

其模糊子集為e_k，Δe，K_p，K_I，K_D＝{NB，NS，ZE，PS，PB}，子集元素分別代表負(fù)大，負(fù)小，零，正小，正大。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明用于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的控制，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余，提高系統(tǒng)的可靠性,能夠解決一般逆變器并聯(lián)對(duì)于擺放位置的限制和易受外界干擾的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開的基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開的基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例公開的基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制方法的步驟流程圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例公開的基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制方法的模糊PID原理結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中模糊集的隸屬度函數(shù)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(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)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(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(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例

本發(fā)明的實(shí)施例中，每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器都可以作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，通過負(fù)載端電壓的采樣，UPS光伏離網(wǎng)逆變器的輸出電壓、電流采樣，利用PQ下垂特性，計(jì)算本UPS光伏離網(wǎng)逆變器的輸出控制量，實(shí)現(xiàn)無互聯(lián)線的并聯(lián)控制。其模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示，太陽能板通過充電控制電路為蓄電池充電，蓄電池儲(chǔ)存電能在市電斷電情況下，逆變輸出為負(fù)載供電。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開的UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)示意圖。如圖2所示，通過采樣負(fù)載端交流母線的電壓和電流，計(jì)算有功功率P和無功功率Q，由PQ下垂控制方程得到正弦表幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT，查詢正弦表并與正弦表幅值調(diào)整系數(shù)K_vz運(yùn)算，得到內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref，通過模糊PID運(yùn)算后，得到外環(huán)電流參考值i_ref，通過外環(huán)電流環(huán)PI運(yùn)算，輸出電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM脈沖，其中頻率調(diào)整值ΔT，通過調(diào)整PWM的周期值，進(jìn)而調(diào)整頻率。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制方法的步驟流程圖。如圖3所示，本發(fā)明中公開的UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制方法，包括如下步驟：

S1、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器采樣市電電壓，檢測(cè)負(fù)載端電壓相位；

S2、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器采樣逆變輸出的瞬時(shí)電壓U_o和電流i_o，計(jì)算瞬時(shí)有功功率P_k和無功功率Q_k；

S3、在逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中計(jì)算一個(gè)工頻周期內(nèi)有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k；

S4、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用瞬時(shí)有功功率P_k和無功功率Q_k，以及逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中一個(gè)工頻周期內(nèi)有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k，計(jì)算產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT；

S5、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT，得到內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref和定時(shí)器周期設(shè)定值T'；

S6、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref，結(jié)合輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o，得到外環(huán)電流參考值i_ref；

S7、在每一個(gè)UPS光伏離網(wǎng)逆變器利用所述外環(huán)電流參考值i_ref，結(jié)合輸出電流的瞬時(shí)值i^*_o，以及定時(shí)器周期設(shè)定值T'，得到輸出電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM脈沖。

在實(shí)際操作中，采樣市電電壓有效值為0，檢測(cè)負(fù)載端電壓過零點(diǎn)啟動(dòng)UPS光伏離網(wǎng)逆變器工作。

在所述步驟S4中計(jì)算產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz和頻率調(diào)整值ΔT時(shí)，按如下步驟進(jìn)行：

S41、根據(jù)UPS光伏離網(wǎng)逆變器的容量設(shè)定本逆變器的電壓下垂系數(shù)n和頻率下垂系數(shù)m，利用采樣負(fù)載端電壓設(shè)定參考值V_o；

S42、根據(jù)UPS光伏離網(wǎng)逆變器輸出當(dāng)前工頻周期有功功率平均值P^*_k和無功功率平均值Q^*_k，以及前一工頻周期有功功率平均值P^*_k-1和無功功率平均值Q^*_k-1，計(jì)算輸出電壓幅值V，以及頻率調(diào)整初值Δt；

S43、由輸出電壓幅值V和輸出電壓設(shè)定參考值V_o，產(chǎn)生正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)K_vz，由頻率調(diào)整系數(shù)K₁和頻率調(diào)整初值Δt，產(chǎn)生頻率調(diào)整值ΔT。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制方法的模糊PID原理結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，在所述步驟S6中計(jì)算外環(huán)電流參考值i_ref時(shí)，按如下步驟進(jìn)行：

S61、計(jì)算內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref與輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o的偏差值，得到當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k和前一個(gè)PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k-1；

S62、計(jì)算當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k與前一個(gè)PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k-1的偏差變化率，得到系統(tǒng)偏差變化率Δe；

S63、根據(jù)當(dāng)前PWM周期系統(tǒng)偏差值e_k和系統(tǒng)偏差變化率Δe，作為模糊控制器的輸入語言變量，結(jié)合三角形隸屬度函數(shù)，得到PID參數(shù)K_p、K_I、K_D；

S64、根據(jù)內(nèi)環(huán)電壓參考值u_ref與輸出電壓的瞬時(shí)值U^*_o，以及PID參數(shù)K_p、K_I、K_D，得到外環(huán)電流參考值i_ref；

在實(shí)際操作中，正弦表的幅值調(diào)整系數(shù)0<K_vz<1，頻率調(diào)整值0<ΔT<50。

在實(shí)際操作中，所述系統(tǒng)偏差值e_k，系統(tǒng)偏差變化率Δe，PID參數(shù)K_p、K_I、K_D模糊集上的基本論域?yàn)椋?/p>

e_k，Δe，K_p，K_I，K_D＝(-4，-3，-2，-1,0，1，2，3，4)，

其模糊子集為e_k，Δe，K_p，K_I，K_D＝{NB，NS，ZE，PS，PB}，子集元素分別代表負(fù)大，負(fù)小，零，正小，正大，其隸屬度函數(shù)如圖5所示。

綜上所述，本實(shí)施例針對(duì)傳統(tǒng)逆變器并聯(lián)采用基于PQ下垂特性的PI控制算法，在極端情況下穩(wěn)態(tài)誤差大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，從而造成電流均流效果差，甚至不能并聯(lián)運(yùn)行的技術(shù)缺陷，提供一種基于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)的控制方法，該方法應(yīng)用于UPS光伏離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的控制后可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的冗余，提高系統(tǒng)的可靠性,能夠解決一般逆變器并聯(lián)對(duì)于擺放位置的限制和易受外界干擾的問題。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。