技术领域
[0001] 本发明属于光伏领域，具体而言涉及一种光伏并网同步方法及系统。
相关背景技术
[0002] 光伏并网同步是指将光伏发电系统产生的电能与电网的电能同步，以便将光伏系统的电力并入电网。同步过程包括电压、频率和相位的匹配，使得光伏系统输出的交流电能够无缝地与电网电力结合。
[0003] 光伏发电具有间歇性和波动性，通过并网可以保证电力供应的连续性和稳定性。光伏并网使得发电和消费能够更好地匹配，提高能源利用效率，减少浪费。并网可以将多余的光伏电力传输到电网中，减轻电网负荷压力，特别是在电力需求高峰期。光伏并网是实现大规模可再生能源利用的关键，有助于减少化石燃料使用，降低碳排放。
[0004] 然而，光伏并网存在众多挑战，电网电压和频率会因负载变化、发电量变化等因素而波动，这些波动会影响光伏系统的输出质量，甚至导致并网失败，需要逆变器快速响应并调整输出。
具体实施方式
[0023] 下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出优选的描述。
[0024] 本实施例通过如下步骤解决上术问题:
[0025] 在一个实施例中，参考图1，本发明提供一种光伏并网同步方法。
[0026] 为了实现并网同步，控制逆变器的输出电压，使其与电网电压同步，控制输入可以通过调节逆变器的占空比实现，为了确定出占空比参数，本实施例采用如下步骤：
[0027] 步骤1：构建光伏并网同步模型，基于历史数据和所述光伏并网同步模型计算初始逆变器控制参数。
[0028] 在系统启动时，使用历史数据或初始实验数据进行初步参数估计。在系统启动时，使用历史数据或初始实验数据进行初步参数估计的目的是为自适应控制器提供一个合理的初始参数设置。它能够确保系统在启动时就有一个良好的控制基础，避免系统初始阶段出现较大的控制误差或不稳定性。通过初始参数估计，可以减少系统启动后的在线调整时间，加快系统达到稳定状态。
[0029] 光伏并网系统的主要组件包括光伏阵列、DC‑DC变换器、DC‑AC逆变器和电网。以下是构建系统模型的具体步骤。
[0030] 光伏并网系统的动态模型可以表示为：
[0031] DC‑DC变换器：
[0032]
[0033] 其中
[0034] Ldc是DC‑DC变换器中的电感值，用于平滑电流波形；
[0035] Idc是流过电感的电流；
[0036] Vpv是光伏阵列的输出电压；
[0037] Vdc是DC‑DC变换器输出的直流电压
[0038] DC‑AC逆变器：
[0039]
[0040] 其中：
[0041] Cdc是DC‑AC逆变器输入端的电容值，用于平滑电压波形；
[0042] Vdc是逆变器输入电压(直流电压)；
[0043] Iinv是流入逆变器的电流。
[0044] 将逆变器视为一个状态模型，则上述方程转换为状态空间模型，定义状态变量、输入变量和输出变量：
[0045] 状态变量：
[0046]
[0047] 输入变量：
[0048] upv(t)＝Vpv(t)
[0049] 输出变量：
[0050] ydc(t)＝Vdc(t)
[0051] 状态空间模型的形式为：
[0052]
[0053] ydc(t)＝Cx(t)
[0054] 其中
[0055]
[0056] 根据历史运行数据，从数据库或日志中提取系统的输入输出数据，构建回归向量和输出数据：
[0057]
[0058] ydc(t)＝Vdc(t)
[0059] 根据最小二乘法(LS)有：
[0060]
[0061] Φdc是包含所有回归向量的矩阵
[0062]
[0063] Ydc是输出数据向量：
[0064]
[0065] 通过以上步骤，将历史数据进行最小二乘回归，通过最小化误差平方和来估计参数，根据前一刻的状态可以得到初始参数估计值 同时得到初始的(第一个迭代的)Vdc和Idc用于自适应控制器的初始设置。
[0066] 需要补充说明的是，光伏并网系统中，每间隔预设时间(通常是毫秒级)对光伏系统和电网的参数进行检测，因此所有的过程都是迭代地进行的，在上述的步骤中X(t)表示t时刻(或者说t时隙)的状态，X(t‑1)则表示t时间的上一时刻(或者说上一个时隙)的状态，对于其它的变量都是类似的定义。
[0067] 步骤2：通过传感器实时采集逆变器的输入电压和电网电压；并计算所述逆变器的输入电压和所述电网电压之间的误差。
[0068] 在光伏并网系统的关键位置安装传感器，以便实时采集所需的电压信号。
[0069] 在所述逆变器的输入端安装电压传感器，测量所述逆变器的输入电压Vac(t)[0070] 在所述电网安装电压传感器，测量电网电压Vgrid(t)
[0071] 使用数据采集系统进行实时数据采集，确保采样频率足够高以捕捉系统的动态变化。
[0072] 根据系统的动态特性和控制需求，选择合适的采样频率。例如，对于典型的光伏并网系统，采样频率可以设置为1kHz或更高。
[0073] 通过实时采集到的Vgrid(t)和Vac数据，计算系统的误差
[0074] eac(t)＝Vac(t)‑Vgrid(t)
[0075] 其中eac(t)为误差，Vgrid(t)为电网电压。
[0076] 步骤3：将所述初始逆变器控制参数代入所述光伏并网同步模型，根据实时采集的逆变器的输入电压和电网电压在线更新所述光伏并网同步模型的参数并计算所述光伏并网同步模型的系统增益。
[0077] 根据步骤1中的确定的初步参数
[0078]
[0079] 再初始化一个协方差矩阵
[0080] P(0)＝αI
[0081] 其中α是一个大正数(具体数值不限)，I是单位矩阵。
[0082] 本步骤后续的操作是迭代的过程，每一个时隙都需要进行，在每一个时隙中动态地更新模型的参数，以达到跟踪电网电压的目的。
[0083] 通过传感器实时采集系统的输出电压(也就是逆变器的输入电压)Vdc(t)和其他相关变量，构建回归向量φ(t)。
[0084] 回归向量
[0085]
[0086] 在每一步中进行增益计算
[0087]
[0088] 同时更新误差
[0089] eac(t)＝Vac(t)‑Vgrid(t)
[0090] 对模型状态参数进行更新以便于进行后续步骤的计算
[0091]
[0092] 同时进行协方差矩阵更新以便于进行后续步骤的计算
[0093]
[0094] 通过这一步可以迭代进更新 可以将更新的参数用于下一个迭代的计算。
[0095] 通过本步骤实时应用，确保控制器能够准确地响应系统状态的变化，提高光伏并网系统的稳定性和控制精度。
[0096] 步骤4：根据所述系统增益以及所述误差计算逆变器占空比。
[0097] 针对步骤2中的误差，设计一个滑模面
[0098] s(t)＝eac(t)+λ∫eac(t)dt
[0099] 其中λ是滑模控制率，决定了系统的响应速度，可根据响应需要进行实验测试设定。
[0100] 控制输入uinv(t)：滑模控制律计算出的控制信号，用于调节逆变器的输出[0101] uinv(t)＝‑K(t)·sgn(s(t))
[0102] 其中，sgn(s(t))是符号函数，定义为：
[0103]
[0104] 将控制输入uinv(t)转换为逆变器的占空比，以实际应用于逆变器控制[0105]
[0106] 步骤5：根据逆变器占空比调节逆变器的输出电压，使其跟踪电网电压。
[0107] 将计算得到的控制输入应用于逆变器，以调整光伏系统输出电压并使其跟踪电网电压。
[0108] 逆变器通常通过脉宽调制(PWM)技术来调节输出电压。占空比D(t)决定了PWM信号的占空比，从而控制逆变器的输出电压，以达到跟踪电网电压的目的。
[0109] 另一方面，本发明还提供一种光伏并网同步系统，包括：
[0110] 初始化模块，构建光伏并网同步模型，基于历史数据和所述光伏并网同步模型计算初始逆变器控制参数；
[0111] 第一计算模块，用通过传感器实时采集逆变器的输入电压和电网电压；并计算所述逆变器的输入电压和所述电网电压之间的误差；
[0112] 在线更新模块，将所述初始逆变器控制参数代入所述光伏并网同步模型，根据实时采集的逆变器的输入电压和电网电压在线更新所述光伏并网同步模型的参数并计算所述光伏并网同步模型的系统增益；
[0113] 第二计算模块，根据所述系统增益以及所述误差计算逆变器占空比；
[0114] 调节模块，用于根据逆变器占空比调节逆变器的输出电压，使其跟踪电网电压。
[0115] 进一步地，上述所述的一种光伏并网同步系统具体的实现方法均与一种光伏并网同步方法相同，一种光伏并网同步方法中的全部进一步的技术方案均完全引入一种光伏并网同步系统中。
[0116] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
[0117] 本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分以及具体实施例部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。
