光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法

摘要

光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法，涉及光伏并网逆变器控制技术领域。本发明是为了解决现有光伏并网逆变器对电网阻抗变化适应性差，和弱电网下光伏并网系统的稳定性差的问题。本发明所述的通过扰动电流注入法向电网中注入特定频率的扰动电流，然后基于闭环极点参数配置的原则得到电流控制器参数与电网阻抗的关系式，当电网电阻R_g和电网电感L_g发生变化时，实现对控制器参数K_p、K_r、K_d的自适应调节，以适应不断变化的电网阻抗，提高了光伏并网逆变器控制系统的适应性与稳定性。它可用于对光伏并网逆变器的控制。

主权项

光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一、通过逆变器以扰动电流注入法向电网中注入设定频率的扰动电流，然后利用检测元件检测出并网点处的电压和电流响应，再结合信号处理技术，分离出所注入特定次谐波分量的模值，根据该模值获得等效的电网电阻R_g和电网电感L_g，步骤二、将逆变器桥臂输出的正弦脉宽调制电压等效为一个电压源，并根据步骤一中获得的电网电阻R_g和电网电感L_g，建立LC型单相光伏并网逆变器并网电流控制回路的受控对象的传递函数G_o(s)，对该传递函数G_o(s)进行离散化，得到相应的离散化表达式G_o(z^‑1)，步骤三、采用准PRD控制器作为电流内环的控制器，准PRD控制器的传递函数表达式为$G_c\left(s\right)=K_p+\frac{2K_r{\omega }_{c}s}{s^2+2{\omega }_{c}s+{\omega }_0^2}+\frac{K_{d}s}{1+\mathrm{\tau s}},$其中，K_p为准PRD控制器比例系数，K_r为准PRD控制器谐振系数，K_d为准PRD控制器微分系数，ω₀为基波对应的角频率，ω_c为截止角频率，为低通滤波环节，τ为滤波环节中的延迟时间；对准PRD控制器的传递函数G_c(s)进行离散化，获得其离散化表达式G_c(z^‑1)，对离散化表达式G_c(z^‑1)进行变换得到差分方程：u(k)＝b₀e(k)+b₁e(k‑1)+b₂e(k‑2)+b₃e(k‑3)‑a₁u(k‑1)‑a₂u(k‑2)‑a₃u(k‑3)，其中，k为采样步数，u(k)为第k个采样周期内，准PRD数字控制器的输出量，e(k)为控制器的输入量，也即给定电流与实际电流的差值，a_i和b_j为系统参数，i＝1，2，3；j＝1，2，3；$a_1=\frac{(3T+2\tau )T^2{\omega }_0^2+(T-2\tau )4T{\omega }_c-4(T+6\tau )}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$$a_2=\frac{(3T-2\tau )T^2{\omega }_0^2-4T{\omega }_c(T+2\tau )-4(T-6\tau )}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$$a_3=\frac{(T-2\tau )(T^2{\omega }_0^2-4T{\omega }_c+4)}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$$b_0=K_p+\frac{4K_{r}T{\omega }_c}{4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2}+\frac{2K_d}{T+2\tau },$$b_1=\frac{K_p[(3T+2\tau )T^2{\omega }_0^2+4T{\omega }_c(T-2\tau )-4(T+6\tau )]+K_r·4T{\omega }_c(T-2\tau )+2K_d(T^2{\omega }_0^2-4T{\omega }_c-12)}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$$b_2=\frac{K_p[(3T-2\tau )T^2{\omega }_0^2-4T{\omega }_c(T+2\tau )-4(T-6\tau )]-K_r·4T{\omega }_c(T+2\tau )+2K_d(12-4T{\omega }_c-T^2{\omega }_0^2)}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$$b_3=\frac{K_p[(T-2\tau )T^2{\omega }_0^2-4T{\omega }_c(T-2\tau )+4(T-2\tau )]-K_r·4T{\omega }_c(T-2\tau )-2K_d(4-4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)}{(T+2\tau )(4+4T{\omega }_c+T^2{\omega }_0^2)},$步骤四、根据准PRD控制器理想闭环极点的位置，获得理想的闭环特征方程A_m(z^‑1)，根据步骤二得到的受控对象传递函数G_o(z^‑1)和步骤三得到的准PRD控制器传递函数G_c(z^‑1)，获得系统实际的闭环特征方程A_c(z^‑1)，令A_c(z^‑1)＝A_m(z^‑1)，获得准PRD控制器的控制参数K_p、K_r、K_d与电网电阻R_g和电网电感L_g的关系式，当电网电阻R_g和电网电感L_g发生变化时，逆变器根据步骤三中的差分方程实现准PRD控制器的输出，以实现自适应准PRD控制器对光伏并网逆变器的控制。