電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，所述電網(wǎng)包括電網(wǎng)電源、光伏電源以及負(fù)載，所述光伏電源包括光伏陣列，所述光伏陣列產(chǎn)生的直流電通過可關(guān)斷元件將直流電逆變成交流電輸送給電網(wǎng)電源，其中，所述電網(wǎng)還包括用于補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的控制器，所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件逆變后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角。通過控制光伏電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流不平衡及無功進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后，負(fù)載至電網(wǎng)的線路中電流不平衡得到改善，實(shí)現(xiàn)基本平衡；同時(shí)，無功得到補(bǔ)償，功率因數(shù)得到改善，減少線路中電能損耗。
【專利說明】電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)運(yùn)行中光伏并網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)運(yùn)行中對(duì)三相不平衡及 無功的補(bǔ)償方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，需要的能源越來越多，而石油、煤炭等傳統(tǒng)能源隨著使 用會(huì)越來越少，需要有新的能源來替代。太陽能作為一種新的能源形式越來越多的受到重 視，光伏發(fā)電是太陽能利用的一種主要形式，但是太陽能使用存在著許多需要解決的難題， 使用中會(huì)給電網(wǎng)帶來一些特殊的狀態(tài)。
[0003] 三相不平衡度是電網(wǎng)運(yùn)行的一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)，盡管在電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)努力做到三 相平衡，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)因?yàn)橛脩羰褂玫膯栴}，往往三相不平衡非常嚴(yán)重，使得三相不平衡 度大大超越國家規(guī)范。三相不平衡過大會(huì)給電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的危害，產(chǎn)生的負(fù)序電壓和負(fù)序 電流將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)熱和振動(dòng)，變壓器漏磁增加和局部過熱、電網(wǎng)線損增大以及各種保 護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)等，引起電網(wǎng)負(fù)序電壓和負(fù)序電流，影響供電質(zhì)量，進(jìn)而增加線路損耗， 降低供電可靠性，在傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，往往采用SVC或SVG技術(shù)進(jìn)行不平衡負(fù)荷的補(bǔ)償，同時(shí) 補(bǔ)償無功功率，而如果電網(wǎng)中加光伏發(fā)電系統(tǒng)使問題變得更加復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)利 用電容電感進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)補(bǔ)償無功及三相不平衡兩項(xiàng)指標(biāo)，但是該方式的設(shè)備資金較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既能實(shí)現(xiàn)三相不平衡以及無功補(bǔ)償、且無需 較大設(shè)備的方法。
[0005] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電 流及無功的方法，所述電網(wǎng)包括電網(wǎng)電源、光伏電源以及負(fù)載，所述光伏電源包括光伏陣 列，所述光伏陣列產(chǎn)生的直流電通過可關(guān)斷元件將直流電逆變成交流電輸送給電網(wǎng)用戶， 其中，所述電網(wǎng)還包括用于補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的控制器，所述控制器根據(jù)光伏陣 列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件逆變后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角。
[0006] 優(yōu)選的，所述控制器包括最大功率點(diǎn)計(jì)算器、第一 PI調(diào)節(jié)器、第二PI調(diào)節(jié)器、第一 比較器、第二比較器、第三比較器、補(bǔ)償電流計(jì)算器。
[0007] 優(yōu)選的，所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件 逆變后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角，包括以下步驟：
[0008] a.所述最大功率點(diǎn)計(jì)算器根據(jù)光伏陣列的電壓電流，計(jì)算輸出最大功率時(shí)光伏陣 列的電壓給第一比較器；
[0009] b.所述第一比較器對(duì)光伏陣列的實(shí)時(shí)電壓與最大功率時(shí)光伏陣列的電壓進(jìn)行比 較，輸出電壓差值給第一 PI調(diào)節(jié)器；
[0010] c.所述第一 PI調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓差值輸出電流Γρ給第二比較器；
[0011] d.所述補(bǔ)償電流計(jì)算器根據(jù)負(fù)載的電流電壓輸出補(bǔ)償電流Is給第二比較器；
[0012] e.所述第二比較器根據(jù)電流Γρ與電流Is輸出指令電流Im
[0013] f.所述第三比較器根據(jù)可關(guān)斷元件逆變后的電流以及指令電流Im輸出誤差電流 Δ I ；
[0014] g.所述第二PI調(diào)節(jié)器根據(jù)誤差電流Λ I輸出調(diào)節(jié)PWM信號(hào)給可關(guān)斷元器件。
[0015] 優(yōu)選的，所述第一 ΡΙ調(diào)節(jié)器為AVR(電壓調(diào)節(jié)器）。
[0016] 優(yōu)選的，所述第二ΡΙ調(diào)節(jié)器為AIR(電流調(diào)節(jié)器）。
[0017] 優(yōu)選的，所述可關(guān)斷元器件為IGBT。
[0018] 本發(fā)明通過控制光伏電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流不平衡及無功進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后，負(fù)載 至電網(wǎng)的線路中電流不平衡得到改善，實(shí)現(xiàn)基本平衡；同時(shí)，無功得到補(bǔ)償，功率因數(shù)得到 改善，減少線路中電能損耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0020] 圖1是本發(fā)明電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法的實(shí)施例 的框圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法的實(shí)施例 的電路原理圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法的實(shí)施例 中補(bǔ)償前電網(wǎng)至負(fù)載線路的電流圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法的實(shí)施例 中補(bǔ)償后電網(wǎng)至負(fù)載線路的電流圖；
[0024] 圖5是是本發(fā)明電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法的實(shí)施 例中負(fù)載電流等效圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全 部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā) 明的主旨。
[0026] 實(shí)施例：
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的 方法，所述電網(wǎng)包括電網(wǎng)電源、光伏電源以及負(fù)載，所述光伏電源包括光伏陣列，所述光伏 陣列產(chǎn)生的直流電通過可關(guān)斷元件將直流電逆變成交流電輸送給電網(wǎng)用戶，其中，所述電 網(wǎng)還包括用于補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的控制器，所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電 流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件逆變后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角。通過控制光 伏電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流不平衡及無功進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后，負(fù)載至電網(wǎng)的線路中電流不平衡 得到改善，實(shí)現(xiàn)基本平衡；同時(shí)，無功得到補(bǔ)償，功率因數(shù)得到改善，減少線路中電能損耗。
[0028] 在本實(shí)施例中，具體的實(shí)施例如圖2所示，所述控制器包括最大功率點(diǎn)計(jì)算器 MPPT、第一 PI調(diào)節(jié)器AVR、第二PI調(diào)節(jié)器AIR、第一比較器、第二比較器、第三比較器、補(bǔ)償 電流計(jì)算器。所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件逆變 后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角，包括以下步驟：
[0029] a.所述最大功率點(diǎn)計(jì)算器MPPT根據(jù)光伏陣列的電壓Vd。電流Id。，計(jì)算輸出最大功 率時(shí)光伏陣列的電壓V:給第一比較器；
[0030] b.所述第一比較器對(duì)光伏陣列的實(shí)時(shí)電壓Vd。與最大功率時(shí)光伏陣列的電壓V、。 進(jìn)行比較，輸出電壓差值給第一 PI調(diào)節(jié)器AVR ;
[0031] C.所述第一 PI調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓差值輸出電流Γρ給第二比較器；
[0032] d.所述補(bǔ)償電流計(jì)算器根據(jù)負(fù)載的電流電壓輸出補(bǔ)償電流Is給第二比較器；
[0033] e.所述第二比較器根據(jù)電流Γρ與電流Is輸出指令電流Im
[0034] f.所述第三比較器根據(jù)可關(guān)斷元件逆變后的電流以及指令電流Im輸出誤差電流 Δ I ；
[0035] g.所述第二PI調(diào)節(jié)器根據(jù)誤差電流Λ I輸出調(diào)節(jié)PWM信號(hào)給可關(guān)斷元器件。
[0036] 在本實(shí)施例中所述可關(guān)斷元器件為IGBT。
[0037] 由此構(gòu)成完整的以電壓為外環(huán)以電流為內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)系統(tǒng)，控制和調(diào)節(jié)輸出電壓 和電流，實(shí)現(xiàn)輸出最大功率同時(shí)補(bǔ)償不平衡負(fù)載和無功的目標(biāo)。
[0038] 在本實(shí)施例中，在負(fù)載側(cè)通過測量負(fù)載的電流、電壓可以計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)碾娏?值Is，計(jì)算的過程如公式（1)-(8):
[0039]

【權(quán)利要求】
1. 電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，所述電網(wǎng)包括電網(wǎng)電源、 光伏電源以及負(fù)載，所述光伏電源包括光伏陣列，所述光伏陣列產(chǎn)生的直流電通過可關(guān)斷 元件將直流電逆變成交流電輸送給電網(wǎng)用戶，其特征在于，所述電網(wǎng)還包括用于補(bǔ)償負(fù)荷 不平衡電流及無功的的控制器，所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以 及可關(guān)斷元件逆變后的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，其 特征在于，所述控制器包括最大功率點(diǎn)計(jì)算器、第一 PI調(diào)節(jié)器、第二PI調(diào)節(jié)器、第一比較 器、第二比較器、第三比較器、補(bǔ)償電流計(jì)算器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，其 特征在于，所述控制器根據(jù)光伏陣列的電壓電流、負(fù)載的電流電壓以及可關(guān)斷元件逆變后 的電流，調(diào)整可關(guān)斷元件的控制角，包括以下步驟： a. 所述最大功率點(diǎn)計(jì)算器根據(jù)光伏陣列的電壓電流，計(jì)算輸出最大功率時(shí)光伏陣列的 電壓給第一比較器； b. 所述第一比較器對(duì)光伏陣列的實(shí)時(shí)電壓與最大功率時(shí)光伏陣列的電壓進(jìn)行比較，輸 出電壓差值給第一 PI調(diào)節(jié)器； C.所述第一 PI調(diào)節(jié)器根據(jù)電壓差值輸出電流Γρ給第二比較器； d. 所述補(bǔ)償電流計(jì)算器根據(jù)負(fù)載的電流電壓輸出補(bǔ)償電流Is給第二比較器； e. 所述第二比較器根據(jù)電流Γρ與電流Is輸出指令電流Im f. 所述第三比較器根據(jù)可關(guān)斷元件逆變后的電流以及指令電流Im輸出誤差電流Λ I ; g. 所述第二PI調(diào)節(jié)器根據(jù)誤差電流Λ I輸出調(diào)節(jié)PWM信號(hào)給可關(guān)斷元器件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，其 特征在于，所述第一 ΡΙ調(diào)節(jié)器為AVR (電壓調(diào)節(jié)器)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，其 特征在于，所述第二ΡΙ調(diào)節(jié)器為AIR (電流調(diào)節(jié)器)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)中利用光伏電源補(bǔ)償負(fù)荷不平衡電流及無功的方法，其 特征在于，所述可關(guān)斷元器件為IGBT。
【文檔編號(hào)】H02J3/26GK104218595SQ201410207072
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】王海洋, 楊忠 申請(qǐng)人:金陵科技學(xué)院