抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，包括光伏并網(wǎng)發(fā)電電路，通過實時檢測并網(wǎng)點電壓，根據(jù)并網(wǎng)點電壓有效值Urms和當(dāng)前無功功率輸出大小調(diào)整電路的工作模式。本發(fā)明無需改造配電網(wǎng)線路、無需額外的無功補償裝置、無需預(yù)測負(fù)荷大小或限制分布式光伏的接入容量來避免饋線電壓越限，僅通過實時檢測各分布式光伏變換器并網(wǎng)點電壓，根據(jù)運行狀態(tài)設(shè)置不同的運行模式來實時進(jìn)行調(diào)整各變換器控制策略，既可提高分布式光伏對低壓饋線的滲透率，又能保證低壓饋線電壓正常運行，具有非常廣闊的市場應(yīng)用前景。
【專利說明】抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)并網(wǎng)電壓等級分為中高壓系統(tǒng)下的光伏電站和低壓系統(tǒng)下的分布式光伏發(fā)電，分布式光伏發(fā)電主要有農(nóng)村屋頂光伏發(fā)電和建筑集成式光伏發(fā)電兩種常見類型。但是當(dāng)這種間歇式分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)大規(guī)模地并入低壓饋線上，尤其是農(nóng)村弱配電網(wǎng)時，會改變配電網(wǎng)潮流運行方式，致使饋線上電壓升高甚至超出GB/Z19964-2005標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的并網(wǎng)處電壓偏差(占額定電壓的百分?jǐn)?shù))范圍。為抑制饋線上過電壓，通常做法是限制分布式光伏接入的容量或額外安裝無功補償裝置，前者不能充分利用分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)容量，后者會增加成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，既可以充分利用分布式光伏接入的容量，也不用額外安裝無功補償裝置。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，包括光伏并網(wǎng)發(fā)電電路，光伏并網(wǎng)發(fā)電電路包括光伏陣列、與光伏陣列連接的BOOST升壓變換器，BOOST升壓變換器依次連接有三相逆變電路和濾波電路，濾波電路再與公共電網(wǎng)連接，實時檢測并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓，根據(jù)并網(wǎng)點電壓有效值Urms和當(dāng)前無功功率輸出大小調(diào)整電路的工作模式。
[0005]本發(fā)明的特點還在于，電路的工作模式有三種:
[0006]第一工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms小于額定值的102%時，BOOST升壓變換器實現(xiàn)最大功率點跟蹤，三相逆變電路實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及并網(wǎng)控制且不向電網(wǎng)輸送無功功率，即無功功率Q為0，功率因數(shù)PF=I ；
[0007]第二工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms高于額定值的102%，但低于104%時，BOOST升壓變換器對光伏陣列進(jìn)行最大功率點跟蹤控制，三相逆變電路實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及高于0.90的功率因數(shù)向電網(wǎng)輸出，并實時檢測當(dāng)前無功功率輸出值，直至無功功率輸出值達(dá)到限定功率上限值；
[0008]第三工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms高于額定值的104%，BOOST升壓變換器變?yōu)橄薰β瘦敵隹刂?，三相逆變電路實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及并網(wǎng)控制，且按照光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無功輸出最大限定值向電網(wǎng)輸送無功功率。
[0009]三相逆變電路的控制方式是，當(dāng)BOOST升壓變換器工作于最大功率點跟蹤模式下時，通過對光伏陣列的輸出電流Ii及輸出電壓Ul的采樣，根據(jù)最大功率點跟蹤算法得出BOOST升壓變換器中功率開關(guān)管的控制信號，三相逆變電路通過采樣直流母線電壓U2與給定的常數(shù)Uref做差后經(jīng)過電壓控制算法得出參考輸出電流，然后與并網(wǎng)電流Iinv做差，再經(jīng)過電流閉環(huán)控制算法，得出三相逆變電路中S1-S6六個開關(guān)管的控制信號，從而產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓相位一致的電流信號。
[0010]BOOST升壓變換器的控制方式是，在第一工作模式和第二工作模式下，實時采集光伏陣列輸出電壓Ui和光伏陣列輸出電流II，相乘得出當(dāng)前光伏陣列輸出功率Ppv，根據(jù)公式
(I)進(jìn)行最大功率點跟蹤得出光伏陣列下一時刻輸出電壓U1Jf [n+1]；

【權(quán)利要求】
1.抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于，包括光伏并網(wǎng)發(fā)電電路，所述光伏并網(wǎng)發(fā)電電路包括光伏陣列、與光伏陣列連接的BOOST升壓變換器，所述BOOST升壓變換器依次連接有三相逆變電路和濾波電路，濾波電路與公共電網(wǎng)連接，通過實時檢測并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓，根據(jù)并網(wǎng)處電壓有效值Urms和當(dāng)前無功功率輸出大小調(diào)整電路的工作模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于，電路的工作模式有三種: 第一工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms小于額定值的102%時，BOOST升壓變換器(2)實現(xiàn)最大功率點跟蹤，三相逆變電路(3)實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及并網(wǎng)控制且不向電網(wǎng)輸送無功功率，即無功功率Q為0，功率因數(shù)PF=I ； 第二工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms高于額定值的102%，但低于104%時，BOOST升壓變換器(2)對光伏陣列進(jìn)行最大功率點跟蹤控制，三相逆變電路(3)實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及高于0.90的功率因數(shù)向電網(wǎng)輸出，并實時檢測當(dāng)前無功功率輸出值，直至無功功率輸出值達(dá)到無功輸出最大限定值； 第三工作模式，當(dāng)并網(wǎng)處電網(wǎng)電壓有效值Urms高于額定值的104%時，BOOST升壓變換器(2)變?yōu)橄薰β瘦敵隹刂疲嗄孀冸娐?3)實現(xiàn)穩(wěn)定直流母線電壓及并網(wǎng)控制，且按照光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)無功輸出最大限定值向電網(wǎng)輸送無功功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于:所述三相逆變電路(3)的控制方式是，當(dāng)BOOST升壓變換器(2)工作于最大功率點跟蹤模式下時，通過對光伏陣列的輸出電流Il及輸出電壓Ul的采樣，根據(jù)最大功率點跟蹤算法得出BOOST升壓變換器(2)中功率開關(guān)管的控制信號，三相逆變電路(3)通過采樣直流母線電壓U2與給定的常數(shù)Uref做差后經(jīng)過電壓控制算法得出參考輸出電流，然后與并網(wǎng)電流Iinv做差，再經(jīng)過電流閉環(huán)控制算法，得出三相逆變電路(3)中S1-S6六個開關(guān)管的控制信號，從而產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓相位一致的電流信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于:所述BOOST升壓變換器(2)的控制方式是，在第一工作模式和第二工作模式下，實時采集光伏陣列輸出電壓Ul和光伏陣列輸出電流II，相乘得出當(dāng)前光伏陣列輸出功率Ppv，根據(jù)公式(I)進(jìn)行最大功率點跟蹤得出光伏陣列下一時刻輸出電壓U1.ref[n+l]；
式中，Ppv:當(dāng)前光伏陣列輸出功率；AU1:當(dāng)前光伏陣列輸出電壓與上一時刻輸出電壓之差，APpv:當(dāng)前光伏陣列輸出功率與上一時刻輸出功率之差，:下一時刻光伏陣列輸出參考電壓，Uujn]:當(dāng)前時刻光伏陣列輸出參考電壓，λ是固定系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于:在第三工作模式下，并網(wǎng)點交流母線電壓有效值穩(wěn)壓環(huán)啟動，設(shè)定的并網(wǎng)處電壓值Urms.ref與并網(wǎng)處電壓有效值Urms經(jīng)過減法運算，得到兩者誤差，該誤差值經(jīng)過比例積分控制，得出光伏陣列限功率輸出值Plim，根據(jù)公式(2)進(jìn)行光伏陣列限功率跟蹤控制得出光伏陣列下一時刻輸出電壓Uhraf [n+1]；
ULref[n+l] = U1.ref[n]+sign(APpvZAU1) * sign(Plim-Ppv).λ
式中，Ppv:當(dāng)前光伏陣列輸出功率；AU1:當(dāng)前光伏陣列輸出電壓與上一時刻輸出電壓之差，APpv:當(dāng)前光伏陣列輸出功率與上一時刻輸出功率之差，:下一時刻光伏陣列輸出參考電壓，U1.dtn]:當(dāng)前時刻光伏陣列輸出參考電壓，λ是固定系數(shù)，Plim為光伏陣列限功率輸出值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法，其特征在于:三種模式下得出的Uujn+l]與Ul相減，得到兩者誤差，該誤差的比例積分輸出信號與單極性三角波比較，得出前級BOOST電路(2)的開關(guān)S7的驅(qū)動信號。
【文檔編號】H02J3/46GK104079007SQ201410081421
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】任碧瑩, 閆博, 孫向東, 張琦, 安少亮 申請人:西安理工大學(xué)