一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及逆变器并网控制技术领域，尤其是指一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法，包括依次连接的太阳能光伏阵列、Boost升压电路、全桥逆变电路以及电网，太阳能光伏阵列的输出端设有用于跟踪其最大输出功率点的扰动观察模块，扰动观察模块连接有第一模糊控制器，全桥逆变电路连接有无差拍控制器，无差拍控制器用于产生全桥逆变电路的驱动PWM信号，无差拍控制器连接有第二模糊控制器。本发明专利技术提供的一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法，并网前级具有更好的动态和稳态性能，并网后级在非线性负载接入后负载输出端更稳定，减小电压电流谐波。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法
本专利技术涉及逆变器并网控制
，尤其是指一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法。
技术介绍
在传统光伏发电并网逆变系统中，由于光伏太阳能阵列的输出功率会在很大程度上受到光照强度的影响，因此为了提高光伏阵列的利用效率，保证光伏阵列能够持续以最大功率输出，需要对其最大功率点(MPP-maximumpowerpoint)进行跟踪。并网逆变器前级MPPT的控制算法主要有恒压法、扰动观察法、电导增量法，其中扰动观察法由于其简单，容易实现，能够快速跟踪到最大功率点的特点，在MPPT算法中得到了广泛的应用。但扰动观察法也存在着自身的缺点。由于扰动观察法在追踪最大功率点的过程中采用了步长固定的方式，因此步长大小的选择会影响到系统的跟踪的响应速度以及系统的稳定性。并网后级全桥逆变电路的控制方法包括：比例积分(PI)调节、无差拍(Deadbeat)算法、比例谐振(PR)算法等。其中无差拍控制方法高速的系统响应速度被广泛应用。但是当系统逆变输出端接阻性负载时，系统工作在稳定状态下，当系统逆变输出端接入感性或容性负载，并且受到外界环境干扰时，此时负载端电压电流并不保持同步，系统的稳定性较低，同时会导致负载两端电流电压谐波率升高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的问题提供一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统及控制方法，通过加入模糊控制的方法，使光伏阵列在稳态工作过程中，减小功率波动，使并网前级具有更好的动态和稳态性能，使并网后级在非线性负载接入后负载输出端更稳定，减小电压电流谐波。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统，包括依次连接的太阳能光伏阵列、Boost升压电路、全桥逆变电路以及电网，所述太阳能光伏阵列的输出端设有用于跟踪其最大输出功率点的扰动观察模块，所述扰动观察模块连接有第一模糊控制器，所述全桥逆变电路连接有无差拍控制器，所述无差拍控制器用于产生全桥逆变电路的驱动PWM信号，所述无差拍控制器连接有第二模糊控制器。一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制方法，包括以下步骤：A.太阳能光伏阵列输出电压；B.通过第一模糊控制器控制扰动观察模块对太阳能光伏阵列的输出电压进行扰动，进行太阳能光伏阵列输出功率的最大功率点的跟踪；C.将进行最大功率跟踪后的太阳能光伏阵列的输出电压输入Boost升压电路进行升压，再将Boost升压电路的输出电压输入全桥逆变电路；D.通过在无差拍控制器内加入第二模糊控制器进行模糊控制，再利用经过模糊控制的无差拍控制器对全桥逆变电路进行控制；E.将全桥逆变电路的输出电压输入电网。优选的，所述扰动观察模块采用扰动观察法进行最大功率点的跟踪，包括以下步骤：B1.采样太阳能光伏阵列的输出电压电流，得到采样的输出电压和输出电流，接着通过扰动观察模块给太阳能光伏阵列的输出电压提供一个扰动电压ΔV，设扰动后太阳能光伏阵列的输出电压为V(n)，扰动前一刻太阳能光伏阵列的输出电压为V(n-1)，扰动后太阳能光伏阵列的输出功率为P(n)，扰动前太阳能光伏阵列的输出功率为P(n-1)；B2.比较扰动后太阳能光伏阵列的输出功率P(n)以及扰动前太阳能光伏阵列的输出功率P(n-1)：若P(n)>P(n-1)，V(n)>V(n-1)，则扰动为正向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率靠近最大功率点MPP，应继续正向扰动；若P(n)>P(n-1)，V(n)<V(n-1)，则扰动为负向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率靠近最大功率点MPP，应继续负向扰动；若P(n)<P(n-1)，V(n)>V(n-1)，则扰动为正向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，应改变扰动方向；若P(n)<P(n-1)，V(n)<V(n-1)，则扰动为负向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，应改变扰动方向；B3.通过第一模糊控制器对扰动观察法的步长进行调整，第一模糊控制器的第一模糊控制规则为：若太阳能光伏阵列的输出功率增加，则向原方向调整步长，反之则向反方向调整步长；若太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，则增大步长，提高跟踪速度，若靠近最大功率点MPP，则减小步长，减少功率损失。优选的，步骤B1中，先设定参考值δ，若|P(n)-P(n-1)|>δ，则比较扰动后太阳能光伏阵列的输出功率P(n)以及扰动前太阳能光伏阵列的输出功率P(n-1)的大小，反之不进行比较且重新通过扰动观察模块对太阳能光伏阵列的输出电压进行扰动观察。优选的，所述第一模糊控制器的工作原理包括以下步骤：B31.设置第一模糊控制器的两个输入量为第n时刻的太阳能光伏阵列的输出功率的变化量e(n)和第n-1时刻的太阳能光伏阵列的输出占空比的步长a(n-1)，第一模糊控制器的输出量为第n时刻的太阳能光伏阵列的输出占空比的步长a(n)；B32.设置量化因子Ke和Ka，将太阳能光伏阵列的输出功率变化量e(n)和第n-1时刻的太阳能光伏阵列的输出占空比的步长a(n-1)分别乘以Ke和Ka，映射到对应的模糊集论域，变成模糊集论域的模糊量E(n)和A(n-1)；B33.通过第一模糊控制规则，得出第n时刻太阳能光伏阵列的输出占空比的步长的模糊量A(n)，再由重心法解模糊，得出第n时刻的占空比步长a(n)。优选的，所述全桥逆变电路的工作原理包括以下步骤：D1.通过AD采样，得到全桥逆变电路的输入电压Vbus、电网电压有效值Vgrid(n)和全桥逆变电路输出电流的有效值Iout(n)；D2.设定全桥逆变电路的输入电压的参考值Vbus_ref，通过PI控制调节将参考值Vbus_ref与全桥逆变电路的输入电压Vbus进行比较运算，由第二模糊控制器不断调节PI控制中的KP和KI比例积分参数，KP和KI再经过PI控制运算后得出并网电流的幅值信号I*；D3.设置单位正弦电流信号，当电网电压信号方波出现上升沿时，单位正弦电流信号与电网电压信号方波同步，将电流幅值信号I*与单位正弦电流信号相乘，得出下一周期的电流预测值Iref(n+1)；D4.将电流预测值Iref(n+1)、全桥逆变电路输出电流有效值Iout(n)、第n周期的电网电压有效值Vgrid(n)、第n-1周期的电网电压有效值Vgrid(n-1)以及全桥逆变电路的输入电压Vbus共同作为无差拍控制器的输入量，通过无差拍控制器的运算输出PWM驱动信号，将PWM驱动信号作为全桥逆变电路的开关管的驱动信号，使全桥逆变电路产生跟电网电压同频同相的电流。优选的，步骤D2中，设置第二模糊控制器的双输入量为全桥逆变电路的输出端电流实际采样值和预测下一周期预测电流共同作用下的电流误差量ie和电流误差变化率Δie，将电流误差量ie和电流误差变化率Δie分别乘以各自的量化因子并映射到对应的模糊集论域，得到误差的模糊量IE以及误差变化率的模糊量ΔIE，再通过设计第二模糊控制规则，得出模糊的比例系数变化量ΔP以及积分系数变化量ΔI，接着通过重心法解模糊得出相应的PI参数的增量ΔKP和ΔKI，通过增量ΔKP和ΔKI，ΔKP和ΔKI分别加上基于相位裕度整定得到的PI参数的初始值，作为新的PI参数KP和KI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统，其特征在于：包括依次连接的太阳能光伏阵列、Boost升压电路、全桥逆变电路以及电网，所述太阳能光伏阵列的输出端设有用于跟踪其最大输出功率点的扰动观察模块，所述扰动观察模块连接有第一模糊控制器，所述全桥逆变电路连接有无差拍控制器，所述无差拍控制器用于产生全桥逆变电路的驱动PWM信号，所述无差拍控制器连接有第二模糊控制器。

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统，其特征在于：包括依次连接的太阳能光伏阵列、Boost升压电路、全桥逆变电路以及电网，所述太阳能光伏阵列的输出端设有用于跟踪其最大输出功率点的扰动观察模块，所述扰动观察模块连接有第一模糊控制器，所述全桥逆变电路连接有无差拍控制器，所述无差拍控制器用于产生全桥逆变电路的驱动PWM信号，所述无差拍控制器连接有第二模糊控制器。2.一种基于权利要求1所述的光伏并网逆变器的无差拍模糊控制系统的无差拍模糊控制方法，其特征在于：包括以下步骤：A.太阳能光伏阵列输出电压；B.通过第一模糊控制器控制扰动观察模块对太阳能光伏阵列的输出电压进行扰动，进行太阳能光伏阵列输出功率的最大功率点的跟踪；C.将进行最大功率跟踪后的太阳能光伏阵列的输出电压输入Boost升压电路进行升压，再将Boost升压电路的输出电压输入全桥逆变电路；D.通过在无差拍控制器内加入第二模糊控制器进行模糊控制，再利用经过模糊控制的无差拍控制器对全桥逆变电路进行控制；E.将全桥逆变电路的输出电压输入电网。3.根据权利要求2所述一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制方法，其特征在于：所述扰动观察模块采用扰动观察法进行最大功率点的跟踪，包括以下步骤：B1.采样太阳能光伏阵列的输出电压电流，得到采样的输出电压和输出电流，接着通过扰动观察模块给太阳能光伏阵列的输出电压提供一个扰动电压ΔV，设扰动后太阳能光伏阵列的输出电压为V(n)，扰动前一刻太阳能光伏阵列的输出电压为V(n-1)，扰动后太阳能光伏阵列的输出功率为P(n)，扰动前太阳能光伏阵列的输出功率为P(n-1)；B2.比较扰动后太阳能光伏阵列的输出功率P(n)以及扰动前太阳能光伏阵列的输出功率P(n-1)：若P(n)>P(n-1)，V(n)>V(n-1)，则扰动为正向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率靠近最大功率点MPP，应继续正向扰动；若P(n)>P(n-1)，V(n)<V(n-1)，则扰动为负向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率靠近最大功率点MPP，应继续负向扰动；若P(n)<P(n-1)，V(n)>V(n-1)，则扰动为正向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，应改变扰动方向；若P(n)<P(n-1)，V(n)<V(n-1)，则扰动为负向扰动，太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，应改变扰动方向；B3.通过第一模糊控制器对扰动观察法的步长进行调整，第一模糊控制器的第一模糊控制规则为：若太阳能光伏阵列的输出功率增加，则向原方向调整步长，反之则向反方向调整步长；若太阳能光伏阵列的输出功率远离最大功率点MPP，则增大步长，提高跟踪速度，若靠近最大功率点MPP，则减小步长，减少功率损失。4.根据权利要求3所述一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制方法，其特征在于：步骤B1中，先设定参考值δ，若|P(n)-P(n-1)|>δ，则比较扰动后太阳能光伏阵列的输出功率P(n)以及扰动前太阳能光伏阵列的输出功率P(n-1)的大小，反之不进行比较且重新通过扰动观察模块对太阳能光伏阵列的输出电压进行扰动观察。5.根据权利要求3所述一种光伏并网逆变器的无差拍模糊控制方法，其特征在于：所述第一模糊控...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛家祥，林方略，林壮彬，朱亮华，万珍平，袁伟，刘旺玉，
申请(专利权)人：东莞市钜大电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44