一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法技术

本发明专利技术公开了一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，包括以下步骤：(1)采集LCL输出端口的三相输出电压vabc和输出电流iabc；(2)根据步骤(1)采集获得的输出电压和电流计算逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；(3)计算得到调制电压d轴分量

【技术实现步骤摘要】
一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法
本专利技术涉及三相逆变器功率控制
，特别涉及一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法。
技术介绍
随着经济的发展，人们对能源的需求量不断增长，而化石能源的短缺使得各国越来越重视新能源的开发与利用。现今的分布式新能源多以微电网的形式接入传统的大电网中，微电网大部分时间工作在并网运行状态。在并网运行过程中，分布式电源一般工作在恒功率模式。现有技术中，控制方式采用PQ双环控制，控制效果的好坏极大依赖于LCL滤波参数与双环PI参数的选择。需要整定的参数多且参数与参数之间相互影响，使得传统PQ双环控制使用起来非常不方便。因此，提出新的并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，不依赖于LCL滤波参数的好坏，避免传统方法中参数整定的麻烦的同时还可以设定控制精度，变得十分重要和有意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，不仅不依赖于LCL滤波参数的好坏，在避免了传统方法中参数整定的同时还可以设定控制精度。一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，包括以下步骤：(1)采集LCL输出端口的三相输出电压vabc和输出电流iabc；(2)根据步骤(1)采集获得的输出电压和电流计算逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；(3)计算设定的额定有功功率Pref与步骤(2)计算得到的有功功率P之间的差值ΔP，将ΔP输入符号函数sgn得到Pref与P的偏差方向，确定后续控制量变化方向，将代表控制方向的输出量输入第一自适应PI控制模块中，得到调制电压d轴分量ΔP＝Pref-P，确定后续控制量变化方向的具体内容为：当ΔP＞0时，偏差方向为正，输出为1，控制方向为正向即使得P最终增加的方向；当ΔP＜0时，偏差方向为负，输出为-1，控制方向为负向。(4)计算设定的额定无功功率Qref与步骤(2)计算得到的无功功率Q之间的差值ΔQ，将ΔQ输入符号函数sgn得到Qref与Q的偏差方向，确定后续控制量变化方向，将代表控制方向的输出量输入第二自适应PI控制模块中，得到调制电压q轴分量ΔQ＝Q-Qref，确定后续控制量变化方向的具体内容为：当ΔQ＞0时，偏差方向为正，输出为1，控制方向为正向，即使得Q最终减少的方向；当ΔQ＜0时，偏差方向为负，输出为-1，控制方向为负向。(5)通过自适应调节比例函数对所述的第一自适应PI控制模块和第二自适应PI控制模块中的比例控制参数进行调整；(6)将步骤(3)和步骤(4)得到的和作dq0/abc变换产生PWM调制波，所述PWM调制波输入PWM波生成器产生控制逆变器的PWM控制信号，实现逆变器输出功率对功率指令的跟踪。本专利技术方法采用非线性自适应控制，提取PQ偏差方向并重新构造了一个对控制量抖动具有抑制作用的自适应PI控制器进行PQ控制，自适应PI控制器通过步骤(3)～(5)进行建立。不仅不依赖于LCL滤波参数的好坏，在避免了传统方法中参数整定的麻烦的同时还可以设定控制精度。本专利技术方法在控制有功功率偏差时，用一个符号函数对有功功率偏差进行抽取，而后重构一个PI环节进行反馈控制。消除了干扰所致的功率波动对反馈控制量大小的影响。优选的，步骤(3)中，将代表控制方向的输出量输入第一自适应PI控制模块中，得到调制电压d轴分量的计算公式为：其中：sgn为符号函数；σP为有功比例调整因子；KPp为有功比例控制参数；KPi为有功积分控制参数；s为拉普拉斯变换中的复变量。选取KPp时为了获得较快的初始收敛速度，可以选择偏大一些的值，一般取1～10之间，因为自适应环节的存在，比例调节因子σP会不断调整比例控制参数值σPKPp。KPi的值可根据功率跟踪速度要求和最大超调量限制经试凑得到。KPi一般取10～100之间。本专利技术方法在控制无功功率偏差时，用一个符号函数对无功功率偏差进行抽取，而后重构一个PI环节进行反馈控制。消除了干扰所致的功率波动对反馈量大小的影响。优选的，步骤(4)中，将代表控制方向的输出量输入第二自适应PI控制模块中，得到调制电压q轴分量的计算公式如下：其中：sgn为符号函数；σQ为无功比例调整因子；KQp为无功比例控制参数；KQi为无功积分控制参数；s为拉普拉斯变换中的复变量。选取KQp时为了获得较快的初始收敛速度，可以选择偏大一些的值，一般取1～10之间，因为自适应环节的存在，比例调节因子σQ会不断调整比例控制参数值σQKQp。KQi的值可根据功率跟踪速度要求和最大超调量限制经试凑得到。KQi一般取10～100之间。为了具备参数自适应性，进一步设计了比例调节因子，其具有自衰减的功能，会随着时间的推移不断衰减比例参数至合适的大小。优选的，步骤(5)中，设置和的控制精度阈值δ，确定和的延迟时间τ，所述自适应调节比例函数的计算公式如下：其中：σP和σQ分别为有功比例调整因子和无功比例调整因子；δ为和的控制精度阈值；τ为和的延迟时间；s为拉普拉斯变换中的复变量。设置和的控制精度阈值δ(在切换开关(Switch)中设定)，之后确定和的延迟时间τ(在延迟环节(Delay)中设定)，延迟时间设得越短，控制效果越好，但延迟时间不能小于逆变器开关频率对应的周期。和分别与经过一个延迟环节(Delay)后的自身相减，对差值求绝对值，然后输入切换开关(Switch)，如果绝对值小于切换开关(Switch)中设定的精度阈值δ，则输出1，积分器累计值增大，否则输出-1，积分器累计值减小。积分结果经过指数运算(e-u)后输出比例调整因子σP和σQ，用于调整比例控制参数。综上所述，使用本专利技术提出的并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法不但不需要复杂的多参数整定，还可以设定控制精度，简单高效。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术在并网状态下对逆变器进行PQ控制效果不受逆变器LCL滤波器参数设计合理性的影响。(2)本专利技术与传统PQ双环控制相比，控制参数数量少，且不需要复杂的参数整定，使用起来简单有效。(3)本专利技术可以调节控制精度，并且控制模块中包含自适应环节，可以自动调节比例控制参数，使得控制效果满足控制精度要求，很好的解决了控制参数不合理所造成的平衡点抖动问题。附图说明图1为使用本专利技术方法的逆变器主电路示意图。图2为使用本专利技术方法的逆变器总体控制示意框线图。图3为本专利技术方法的比例调节函数原理示意图。图4为本专利技术方法的PWM波生成器原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述：如图1所示，逆变器主电路中，DC是直流电源，C1是逆变器直流端大电容，L1,R1是LCL滤波器逆变器侧电感及电阻，C,R3是滤波电容和串联电阻，L2,R2是LCL滤波器网侧电感及电阻，Breaker为逆变器与电网的公共连接点处的开关，Grid等效为大电网，vabc为负载端电压，iabc为流过L2的电流，由绝缘栅双极型晶体管(IGBT)组成的逆变器输入的PWM信号是控制电路给逆变器的控制信号。当断路器Breaker闭合时，逆变器工作在并网状态。如图2所示，逆变器的控制电路包括四个部分。第一部分是根据采集到的三相电压vabc和电流iabc计算得到瞬时有功功率P和无功功率Q。第二部分是计算设定的额定有功功率Pref与计算得到的有功功率P之间的差值ΔP。然后将ΔP输入符号函数sgn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集LCL输出端口的三相输出电压vabc和输出电流iabc；(2)根据步骤(1)采集获得的输出电压和电流计算逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；(3)计算设定的额定有功功率Pref与步骤(2)计算得到的有功功率P之间的差值ΔP，将ΔP输入符号函数sgn得到Pref与P的偏差方向，确定后续控制量变化方向，将代表控制方向的输出量输入第一自适应PI控制模块中，得到调制电压d轴分量

【技术特征摘要】
1.一种并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集LCL输出端口的三相输出电压vabc和输出电流iabc；(2)根据步骤(1)采集获得的输出电压和电流计算逆变器输出的有功功率P和无功功率Q；(3)计算设定的额定有功功率Pref与步骤(2)计算得到的有功功率P之间的差值ΔP，将ΔP输入符号函数sgn得到Pref与P的偏差方向，确定后续控制量变化方向，将代表控制方向的输出量输入第一自适应PI控制模块中，得到调制电压d轴分量(4)计算设定的额定无功功率Qref与步骤(2)计算得到的无功功率Q之间的差值ΔQ，将ΔQ输入符号函数sgn得到Qref与Q的偏差方向，确定后续控制量变化方向，将代表控制方向的输出量输入第二自适应PI控制模块中，得到调制电压q轴分量(5)通过自适应调节比例函数对所述的第一自适应PI控制模块和第二自适应PI控制模块中的比例控制参数进行调整；(6)将步骤(3)和步骤(4)得到的和作dq0/abc变换产生PWM调制波，所述PWM调制波输入PWM波生成器产生控制逆变器的PWM控制信号，实现逆变器输出功率对功率指令的跟踪。2.如权利要求1所述的并网状态下逆变器非线性自适应PQ控制方法，其特征在于，步骤(3)中，将代表控制方向的输出量输入第一自适应PI控制模块中，得到调制电压d轴分量的计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：项基，杨振铨，余杰，顾一丰，沈祥，朱亚萍，钱一宏，朱权，
申请(专利权)人：浙江大学，国网浙江省电力公司绍兴供电公司，国网浙江绍兴市上虞区供电公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33