光伏直驱系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏直驱系统及其控制方法，其中方法包括如下步骤：根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制电网单元的网侧换流器；根据负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数学模型，采用模型参考自适应控制方法，控制负载运行；根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制光伏单元。其通过采用不同的控制方法，分别控制光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元，实现光伏直驱系统中三元联动控制，从而实现了能量的双向流动及实时并网，有效地解决了现有的光伏空调系统不能实现实时并网，且不能实现全直流并网技术的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，其中方法包括如下步骤：根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制电网单元的网侧换流器；根据负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数学模型，采用模型参考自适应控制方法，控制负载运行；根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制光伏单元。其通过采用不同的控制方法，分别控制光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元，实现光伏直驱系统中三元联动控制，从而实现了能量的双向流动及实时并网，有效地解决了现有的光伏空调系统不能实现实时并网，且不能实现全直流并网技术的问题。【专利说明】
本专利技术涉及电器领域，特别是涉及一种。
技术介绍
随着世界能源危机及环境问题的不断恶化，可再生能源及各种绿色能源的应用变 得越来越迫切。太阳能作为一种可再生能源，长期以来一直受到广泛关注。利用太阳能制 备的太阳能空调，其实现形式主要有两种：一，是对太阳能进行光热转换，利用热能实现制 冷的光热空调；二，是对太阳能进行光电转换，利用电能实现制冷的光伏空调。随着太阳能 电池及电力电子技术的发展，光伏空调逐渐替代光热空调，成为太阳能空调的主流方向。 目前，光伏空调的实现方案主要为：采用光伏发电并网，然后由电网统一调度，实 现空调用电运行。或采用准直流并网技术，将太阳能电池输出的直流电通过DC-DC稳压设 备稳压后供给空调用电。空调不工作时进行并网发电。该两种方案容易实现，控制相对简 单，在家用光伏空调中得到了广泛应用。 但是，针对光伏中央空调系统而言，采用光伏发电并网，能量损耗较大；采用准直 流并网技术虽然降低了部分能量损耗，但是余电未能实现实时并网。并且，目前还鲜有可用 于光伏中央空调系统的大功率DC-DC稳压设备。因此，对于光伏中央空调系统，不能实现全 直流并网技术。 同样，以其他电器设备为负载的光伏发用电系统也存在上述问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有的光伏发用电系统不能实现实时并网的问题，提供一种 。 为实现本专利技术目的提供的一种光伏直驱系统控制方法，包括如下步骤： 根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采 用电压外环电流内环控制方法，控制所述电网单元的网侧换流器； 根据所述负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数学模型，采用模型参考自适 应控制方法，控制所述负载运行； 根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制所述光伏单元。 在其中一个实施例中，所述根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单 元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制所述电网单元的网侧换流 器，包括如下步骤： 根据所述光伏单元、所述负载单元和所述电网单元之间的所述能量平衡关系，设 直控制目标和约束条件； 根据所述控制目标和所述约束条件，对所述网侧换流器进行坐标转换，得到所述 网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型； 根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学模型，按照所述电压外环电 流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制。 在其中一个实施例中，所述根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数学 模型，按照所述电压外环电流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制，包括如下步骤： 预设所述网侧换流器的直流侧电压参考值，并实时监测所述网侧换流器的直流侧 电压实际值； 对所述直流侧电压参考值与所述直流侧电压实际值的差值进行PI调节后，输出 所述网侧换流器的网侧电流的直流分量参考值； 实时检测所述网侧换流器的网侧电流的直流分量实际值，对所述网侧电流的直流 分量参考值与所述网侧电流的直流分量实际值的差值进行所述PI调节； 将所述网侧电流的直流分量参考值与所述网侧电流的直流分量实际值的差值进 行所述PI调节后的第一输出结果，与所述电网单元输出的电网电压的直流分量、所述网侧 换流器的网侧电压的直流分量以及所述网侧换流器的网侧电感参数求和，经脉宽调制后输 出第一脉冲信号； 将所述第一脉冲信号输入至所述网侧换流器，控制所述网侧换流器中的功率开关 器件运行。 在其中一个实施例中，所述根据所述网侧换流器在所述同步旋转坐标系下的数 学模型，按照所述电压外环电流内环控制方法对所述网侧换流器进行控制，还包括如下步 骤： 设置所述网侧换流器的所述网侧电流的交流分量参考值为零，并实时检测所述网 侧换流器的所述网侧电流的交流分量实际值； 对所述网侧电流的交流分量参考值与所述网侧电流的交流分量实际值进行所述 PI调节； 将所述网侧电流的交流分量参考值与所述网侧电流的交流分量实际值的差值进 行所述PI调节后的第二输出结果，与所述电网单元输出的电网电压的交流分量、所述网侧 换流器的网侧电压的交流分量以及所述网侧换流器的所述网侧电感参数求和，经脉宽调制 后输出第二脉冲信号； 将所述第二脉冲信号输入至所述网侧换流器，控制所述网侧换流器中的所述功率 开关器件运行。 在其中一个实施例中，所述根据所述负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数 学模型，采用模型参考自适应控制方法，控制所述负载运行，包括如下步骤： 根据所述负载在所述同步旋转坐标系下的数学模型，选取所述负载的本体模型作 为参考模型，所述负载在所述同步旋转坐标系下的数学模型中的电流模型作为可调模型， 对所述电流模型化简； 将所述电流模型化简后，设计并联可调模型； 根据P0P0V超稳定性理论和所述并联可调模型得到所述负载的转速算法； 根据所述负载的所述转速算法，控制所述负载运行。 在其中一个实施例中，所述根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制所 述光伏单元，包括如下步骤： 根据三相静止坐标系到所述同步旋转坐标系的变换矩阵，以及瞬时有功功率和瞬 时无功功率的定义，分别得到所述负载单元、所述电网单元及所述光伏单元的预测功率； 根据所述负载单元、所述电网单元及所述光伏单元的所述预测功率，和所述光伏 阵列的输出特性及电导增量法，得到所述光伏单元最大功率点跟踪的步长选择值； 根据所述步长选择值，对所述光伏单元的输出功率进行动态负载跟踪MPPT自适 应步长控制，实现所述光伏单元的最大功率点输出。 在其中一个实施例中，所述根据三相静止坐标系到所述同步旋转坐标系的变换矩 阵，以及瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义，分别得到所述负载单元、所述电网单元及所 述光伏单元的预测功率，包括如下步骤： 根据所述变换矩阵，得到所述负载单元和所述电网单元的电压和电流在所述同步 旋转坐标系下的表达式； 分别根据所述负载单元和所述电网单元的电压和电流在所述同步旋转坐标系下 的表达式，以及所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率的定义，计算得到所述负载单元和 所述电网单元的所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率； 根据所述负载单元和所述电网单元的所述瞬时有功功率和所述瞬时无功功率，以 及所述能量平衡关系，分别得到所述负载单元、所述电网单元及所述光伏单元的预测功率。 在其中一个实施例中，所述根据所述步长选择值，对所述光伏单元的输出功率进 行动态负载跟踪MPPT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏直驱系统控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据光伏直驱系统中的光伏单元、负载单元和电网单元之间的能量平衡关系，采用电压外环电流内环控制方法，控制所述电网单元的网侧换流器；根据所述负载单元中的负载在同步旋转坐标系下的数学模型，采用模型参考自适应控制方法，控制所述负载运行；根据动态负载跟踪MPPT自适应步长控制方法，控制所述光伏单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志刚，张雪芬，蒋世用，刘克勤，冯重阳，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44