基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106911144A(43)申请公布日2017.06.30(21)申请号201510976228.9(22)申请日2015.12.23(71)申请人中国科学院沈阳自动化研究所地址110016辽宁省沈阳市南塔街114号(72)发明人卞晶臧传治曾鹏于海斌徐石明赵有健(74)专利代理机构沈阳科苑专利商标代理有限公司21002代理人徐丽周秀梅(51)Int.Cl.H02J3/38(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统与方法(57)摘要本发明涉及一种基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统与方法。该发明采用基于模型设计方法实现模糊控制策略的控制器代码生成，开发光伏逆变器控制系统。模糊控制器通过调节直流电压、系统电流，保证了光伏输出电压、电流的稳定可靠性。基于模型设计的光伏逆变器控制系统，采用MATLAB/Simulink与DSP联合开发方法，完成控制系统从仿真模型到DSP(数字信号处理器)控制代码自动生成的步骤，有效解决了传统开发模式中存在系统算法设计与硬件脱节的弊病，避免了控制器仿真参数在实际硬件中无法使用，需要重新盲目调节的问题，实现了数字控制仿真与代码编写无缝衔接，有效缩短了光伏逆变器控制系统的开发周期。CN106911144ACN106911144A权利要求书1/2页1.一种基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统，其特征在于，包括：锁相环模块(6)，输入端接收大电网电压信号Vgrid，用于完成光伏逆变器与大电网的频率和相角的同步，向abc-dq坐标转换模块(7)输出大电网的频率和相角θ；abc-dq坐标转换模块(7)，用于根据大电网的频率和相角，将逆变器输出电流信号Iinverter从abc坐标系转换到两相dq静止坐标系下；第一差值运算模块(8)，用于将两相dq静止坐标系下的q轴电流信号Iq与设定的q轴电流参考值Iq_ref做差运算；第一模糊控制器(9)，用于根据第一差值运算模块(8)输出的q轴的电流差值Iq_err，得到q轴的指令电压值Vq；第二差值运算模块(10)，用于将光伏直流电压Vdc与设定的直流电压参考值Vdc_ref做差运算；第二模糊控制器(11)，用于根据第二差值运算模块(10)输出的直流电压的差值Vdc_err，得到d轴的电流参考值Id_ref；第三差值运算模块(12)，用于将两相dq静止坐标系下的d轴电流信号Id与第二模糊控制器(11)输出的d轴电流参考值Id_ref做差运算；第三模糊控制器(13)，用于根据第三差值运算模块(12)输出的d轴的电流差值Id_err，得到d轴的指令电压值Vd；SVPWM生成器(14)，根据第一模糊控制器(9)输出的q轴的指令电压值Vq和第三模糊控制器(13)输出的d轴的指令电压值Vd，计算得到PWM驱动波；系统保护模块(15)，根据大电网电压信号Vgrid和光伏逆变器输出电流信号Iinverter、电压信号Vinverter的状态信息，与设定的保护阈值进行比较，得到并网开关的控制信号。2.根据权利要求1所述的基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统，其特征在于，所述abc-dq坐标转换模块(7)根据下式进行坐标转换：其中，Ia,Ib,Ic为abc坐标系下逆变器输出三相交流电流值，锁相模块输出的大电网相角θ，Id,Iq为dq坐标系下逆变器输出电流值。3.根据权利要求1所述的基于模型设计开发的光伏逆变器控制系统，其特征在于，所述第一模糊控制器(9)、第二模糊控制器(11)和第三模糊控制器(13)采用双输入单输出模式，选取误差值及其变化率作为输入变量，设计模糊控制器隶属函数，采用7个模糊子集，即{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}，分别表示{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，输入变量经隶属函数模糊化后按模糊规则处理，得到模糊控制量后，再对模糊控制量进行解模糊处理得到输出值。4.一种基于模型设计开发的光伏逆变器方法，其特征在于，包括以下步骤：根据光伏逆变系统的功率需求，确定该系统的硬件参数；根据所述硬件参数搭建光伏逆变系统的Simulink仿真模型；2CN106911144A权利要求书2/2页设计所述控制系统中的模糊控制器的参数，并调节所述控制系统中的各个参数；在仿真正确的情况下，由仿真模型自动生成所述控制系统控制代码；对生成的控制系统代码进行软件在环仿真测试；在软件在环仿真测试正确的情况下，生成DSP代码；将所述DSP代码烧写在DSP中，对光伏逆变系统进行软硬件调试。5.根据权利要求4所述的基于模型设计开发的光伏逆变器方法，其特征在于，所述系统的硬件参数包括：光伏逆变器的容量、电压电流等级，功率开关模块型号、滤波电感电容值、电压电流传感器型