CN116094024A - 一种逆变器自适应控制方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

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CN116094024A CN202210735683.XA CN202210735683A CN116094024A CN 116094024 A CN116094024 A CN 116094024A CN 202210735683 A CN202210735683 A CN 202210735683A CN 116094024 A CN116094024 A CN 116094024A
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郑伟杰
李亚楼
张星
穆清
陈绪江
王峰
王祥旭
徐树文
张艳
彭丽
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State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Shanghai Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种逆变器自适应控制方法，并公开了具有逆变器自适应控制方法的装置、终端及存储介质，其中逆变器自适应控制方法根据太阳能并网发电系统的特点，将并网过程进行拆解，设计了一种计算方法，能够解析解耦计算出并网电流，实现大容量光伏逆变器并网的快速稳定并网。

Description

一种逆变器自适应控制方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机应用设计领域，特别涉及一种逆变器自适应控制方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
大容量光伏逆变器并网时候，存在一系列问题，无法快速及时的响应电网故障导致的电压和功率波动，需要自适应的调节光伏发电的容量和无功功率支撑能力，在电网故障时，需要解决如下问题：电网故障穿越期间，按照并网要求，需要向电力系统注入无功电流以支撑并网点电压；电网故障恢复后，并网输出的有功功率应以一定速率恢复到故障前的值，并保持单位功率因数并网。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种逆变器自适应控制方法，能够通过解析解耦计算，直接计算出逆变器在并网过程中对波动的控制电流，增加了计算效率，减少了并网时间，实现了大容量光伏设备的快速安全并网。
本发明还提出一种具有上述控制方法的装置、终端及存储介质。
根据本发明的第一方面实施例的逆变器自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定逆变器系统的模型与控制器等效传递函数；
基于所述逆变器系统模型和等效传递函数，推导出逆变器控制电流输出公式，并用程序的方式实现；
将所述电流输出公式的程序置入芯片中，能使逆变器根据计算结果进行自适应控制。
根据本发明实施例的逆变器自适应控制方法，能够基于设计好的逆变器模型以及控制函数，推导出并解析解耦计算出并网电流，替换了现有技术中常用的迭代算法，提高了运算效率，降低了并网过程的反应速度，实现大容量光伏逆变器并网的快速稳定并网。
根据本发明的一些实施例，所述系统的模型为：
Figure BDA0003715276430000021
其中，逆变器系统输入量为电流参考指令值，输出量为实际的并网电流，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，为逆变器等效模型。
根据本发明的一些实施例，所述控制器等效传递函数为：
Figure BDA0003715276430000022
其中，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是直流侧电容。
根据本发明的一些实施例，所述控制器的等效传递函数为：
Figure BDA0003715276430000023
其中，iconnect为并网电流，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是的直流侧电容。
根据本发明的一些实施例，所述方法还通过谐波电容电流进行前馈控制，其中的滤波器模型为：
Figure BDA0003715276430000024
根据本发明的一些实施例，所述方法的开环增益为：
Figure BDA0003715276430000025
根据本发明的一些实施例，所述方法的控制函数为：
Figure BDA0003715276430000031
根据本申请的第二方面，提供了一种逆变器自适应装置，该装置包括：
模型搭建模块，用于设定逆变器系统的模型与控制器等效传递函数
函数构建模块，能够基于所述逆变器系统模型和等效传递函数，推导出逆变器控制电流输出公式，并用程序的方式实现；
置入模块，能够将所述电流输出公式的程序置入芯片中，能使逆变器根据计算结果进行自适应控制。
所述系统的模型为：
Figure BDA0003715276430000032
其中，逆变器系统输入量为电流参考指令值，输出量为实际的并网电流，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，为逆变器等效模型。
进一步地，所述控制器等效传递函数为：
Figure BDA0003715276430000033
其中，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是直流侧电容。
进一步地，所述逆变器的光伏控制器等效传递函数为：
Figure BDA0003715276430000034
其中，iconnect为并网电流，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是的直流侧电容。
进一步地，该装置还包括：前馈控制模块；
该模块通过谐波电容电流进行前馈控制，其中的滤波器模型为：
Figure BDA0003715276430000041
进一步地，所述装置的开环增益为：
Figure BDA0003715276430000042
根据本发明的第二方面实施例的存储介质，其特征在于，该介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于以执行上述逆变器自适应控制方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的太阳能并网发电系统拓扑结构图；
图2为本发明实施例提供的一种逆变器自适应装置的框图结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在大容量光伏逆变器并网过程中，会产生影响电网运行的波动，需要设备自适应的调节光伏法点的容量和无功功率支撑能力。现有的调节方法，主要是通过迭代算法，重复修正结果，使最终的效果接近平衡即可，迭代过程中，会消耗一定时间，导致响应速度难以提高。
为了解决传统迭代算法响应速度难以进一步提高的问题，本申请提出了一种逆变器自适应控制方法，通过解析解耦计算，实现大容量光伏的快速稳定并网控制，能够充分应对各种电压波动和功率支撑的电网需求。
为了清晰的解释本申请中参数的意义，需要结合系统拓扑结构进行说明，参照图1，该图为太阳能并网发电系统拓扑结构图。
设定逆变器系统输入量为电流参考指定值i*，输出量为实际的并网电流iconnect，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，Ginv为逆变器等效模型；
设逆变器模型Ginv为：
Figure BDA0003715276430000051
其中，t是当前时间，k、p是模型参数常量。
根据公式(1)，可以推导出控制器的等效传递函数：
Figure BDA0003715276430000052
其中，Lg、L是如图1所示的逆变侧线路电感，C是如图1所示的逆变侧电容，Cd是如图1所示的直流侧电容。
将公式(1)带入公式(2)，可得：
Figure BDA0003715276430000061
进一步地，引入谐波电容电流进行前馈控制，可以得到，滤波器模型为：
Figure BDA0003715276430000062
基于公式(4)的模型，可以推导出，系统的控制函数为：
Figure BDA0003715276430000063
将(1)(4)带入公式(5)，可以得到：
Figure BDA0003715276430000064
根据公式(6)，可以计算出电流参考指定值和实际的并网电流的比例，可适用于不同的电流控制模块。
进一步地，例如电流控制模块关注功率波动，电网根据已有的功率波动模块函数来推算出目标电流，接入本控制方法的模块后，可根据(6)式子推导出光伏逆变器控制电流输出为：
Figure BDA0003715276430000071
例如电流控制模块关注电压波动，电网根据已有的电压波动模块函数i*＝f(Vgrid)来推算出目标电流，可根据(6)式子推导出光伏逆变器控制电流输出为：
Figure BDA0003715276430000072
本申请的又一实施例提供了一种逆变器自适应装置，如图2所示，该装置20包括：模型搭建模块201、置入模块202。
模型搭建模块，能够设定逆变器系统输入量为电流参考指定值i*，输出量为实际的并网电流iconnect，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，Ginv为逆变器等效模型，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是直流侧电容；
逆变器模型Ginv为：
Figure BDA0003715276430000081
且该方法的控制函数为：
Figure BDA0003715276430000082
置入模块，能够基于上述控制函数推导出逆变器控制电流输出公式，并用程序的方式实现，然后置入芯片中，就能使逆变器根据计算结果进行自适应控制。
本申请的实施例通过设计好的电流模型，使得逆变器能够根据该模型直接计算出控制时的输出电流，替换了传统方法的迭代算法，减少了迭代计算过程中消耗的时间，从而增加了并网速度，实现了
进一步地，本申请又一实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于执行上述逆变器自适应控制方法。
将上述方法以程序的形式实现，并存储在芯片中(主要为FPGA、DSP等)，编程置入逆变器控制模块，能够让逆变器根据上述方法，解析计算出自适应控制的参数，实现快速稳定控制，解决了传统迭代算法本身稳定较慢的缺点。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (14)

1.一种逆变器自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定逆变器系统的模型与控制器等效传递函数；
基于所述逆变器系统模型和等效传递函数，推导出逆变器控制电流输出公式，并用程序的方式实现；
将所述电流输出公式的程序置入芯片中，能使逆变器根据计算结果进行自适应控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统的模型为：
Figure FDA0003715276420000011
其中，逆变器系统输入量为电流参考指令值，输出量为实际的并网电流，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，为逆变器等效模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制器等效传递函数为：
Figure FDA0003715276420000012
其中，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是直流侧电容。
4.根据权利要求1所述的逆变器自适应控制方法，其特征在于，所述逆变器的光伏控制器等效传递函数为：
Figure FDA0003715276420000013
其中，iconnect为并网电流，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是的直流侧电容。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还通过谐波电容电流进行前馈控制，其中的滤波器模型为：
Figure FDA0003715276420000021
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的开环增益为：
Figure FDA0003715276420000022
7.一种逆变器自适应控制装置，其特征在于，包括：
模型搭建模块，用于设定逆变器系统的模型与控制器等效传递函数
函数构建模块，能够基于所述逆变器系统模型和等效传递函数，推导出逆变器控制电流输出公式，并用程序的方式实现；
置入模块，能够将所述电流输出公式的程序置入芯片中，能使逆变器根据计算结果进行自适应控制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述系统的模型为：
Figure FDA0003715276420000023
其中，逆变器系统输入量为电流参考指令值，输出量为实际的并网电流，扰动干扰量为电网电压e，G为滤波器传递函数的PI调节器，为逆变器等效模型。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制器等效传递函数为：
Figure FDA0003715276420000024
其中，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是直流侧电容。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述逆变器的光伏控制器等效传递函数为：
Figure FDA0003715276420000031
其中，iconnect为并网电流，Lg、L是逆变侧线路电感，C是逆变侧电容，Cd是的直流侧电容。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述方法还通过谐波电容电流进行前馈控制，其中的滤波器模型为：
Figure FDA0003715276420000032
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述方法的开环增益为：
Figure FDA0003715276420000033
13.一种终端，包括：存储器、处理器及存储在该存储器上并可在该处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1～6中任意一项所述的方法。
14.一种计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至6中任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117767778A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 中国人民解放军空军预警学院 一种自适应的逆变器智能控制方法及系统
CN117767778B (zh) * 2024-02-22 2024-05-28 中国人民解放军空军预警学院 一种自适应的逆变器智能控制方法及系统

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CN117767778A (zh) * 2024-02-22 2024-03-26 中国人民解放军空军预警学院 一种自适应的逆变器智能控制方法及系统
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