[发明专利]基于拉格朗日插值预测的光伏虚拟同步控制方法

摘要

本发明公开了基于拉格朗日插值预测的光伏虚拟同步控制方法。该方法采用功率叠加方程获得功率指令，并通过拉格朗日插值预测法预测功率，根据基于多项式拟合功率追踪方法获得直流侧参考电压，经过电压环和功率外环后获得d轴有功功率指令；通过一次调压方程获得无功功率指令，进而得到电流dq轴指令，进行电流闭环控制。本发明通过拉格朗日插值预测法可以减小因锁相环低带宽和滤波器造成的延迟，达到超前控制，对电网频率有更好的调节效果。

主权项

1.一种基于拉格朗日插值预测的光伏虚拟同步控制方法，包括光伏逆变器输出相电压的采集，其特征在于，步骤如下：步骤1、设光伏逆变器台数为n，n为整数且n≥1，#i表示逆变器编号，i为整数且i∈[1,n]；步骤2、通过离线测量方法获得光伏电池板最大功率点的功率PMPP、最大功率点的电压UMPP和开路电压Uoc；采样光伏逆变器#i输出相电压Uoai,Uobi,Uoci，并经输出相电压坐标变换方程得到输出电压dq轴分量Uodi,Uoqi，采样光伏逆变器#i网侧电感电流Ioai,Iobi,Ioci，并经网侧电感电流坐标变换方程得到网侧电感电流dq轴分量Iodi,Ioqi，采样光伏逆变器#i桥臂电感电流ILai,ILbi,ILci，并经桥臂电感电流坐标变换方程得到桥臂电感电流dq轴分量ILdi,ILqi，其中d轴为有功轴，q轴为无功轴；通过锁相环获得电网频率ωg，采样光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电流Ipvi(k)和光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压Upvi(k)；步骤3、设置电网角频率基准值ω_ref和光伏逆变器#i上层有功功率指令P_ref0i，并根据步骤2得到的电网频率ω_g，通过功率叠加方程获得功率指令步骤4、根据步骤3中得到的功率指令通过拉格朗日插值预测法得到期望参考功率指令步骤5、根据步骤2中得到的输出电压dq轴分量Uodi,Uoqi和网侧电感电流dq轴分量Iodi,Ioqi，通过功率计算方程获得平均有功功率Poi；步骤6、根据步骤2中得到的光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电流I_pvi(k)和光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压U_pvi(k)、步骤4中得到的期望参考功率指令和步骤5中得到的平均有功功率P_oi，通过基于多项式拟合的功率跟踪法获得直流侧参考电压U_refi；步骤7、根据步骤2中得到的光伏逆变器#i在k时刻的直流侧光伏输出电压Upvi(k)和步骤6中得到的直流侧参考电压Urefi，经过电压环获得光伏板参考功率Prefi；步骤8、根据步骤7中得到的光伏板参考功率Prefi和步骤5中得到的平均有功功率Poi，经过功率外环得到d轴有功功率指令Pdrefi；设置指令电压Edref和光伏逆变器#i上层无功功率指令Qref0i，并根据步骤2中得到的输出电压d轴分量Uodi，通过一次调压方程获得无功功率指令Qdrefi；步骤9、根据步骤2中得到的输出电压d轴分量Uodi和步骤8中得到的d轴有功功率指令Pdrefi、无功功率指令Qdrefi，经过电流计算方法得到电流d轴指令Icdrefi和电流q轴指令Icqrefi；步骤10、将步骤9中得到的电流d轴指令Icdrefi和步骤2中得到的桥臂电感电流d轴分量ILdi，经过d轴电流闭环控制方程，得到d轴输出信号Uidi；将步骤9中得到的电流q轴指令Icqrefi与步骤2中得到的桥臂电感电流q轴分量ILqi，经过q轴电流闭环控制方程，得到q轴输出信号Uiqi；步骤11、将步骤2中得到的输出电压d轴分量Uodi和输出电压q轴分量Uoqi分别加上步骤10中得到的d轴输出信号Uidi和q轴输出信号Uiqi，得到dq坐标系下的调制波Umdi和Umqi，其表达式分别为：步骤12、将步骤11中得到的dq坐标系下的调制波Umdi和Umqi经坐标反变换方程得到逆变器桥臂电压的三相调制波Umai,Umbi,Umci，经PWM调制后作为IGBT电路的驱动信号。