一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)。包括有：光伏發(fā)電模型，蓄電池模型，DC／DC控制器，DC／AC控制器，耦合電感器，斷路器，工業(yè)負(fù)荷模型，功率測(cè)量裝置以及相應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)模型等。主要針對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)的末端，特別是遠(yuǎn)離電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，負(fù)載的無(wú)功波動(dòng)將會(huì)對(duì)電網(wǎng)供電電壓產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)而影響到該節(jié)點(diǎn)上的其他負(fù)荷。如果能夠利用光伏發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的交流電壓，將會(huì)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生積極的影響，具有十分重要的意義。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明是一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)與電壓控制相結(jié)合的三相光伏并網(wǎng)控制策略，使光伏系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的同時(shí)，還能夠控制并網(wǎng)接入點(diǎn)處系統(tǒng)側(cè)的交流電壓，維持系統(tǒng)的電壓恒定，以此節(jié)省相應(yīng)設(shè)備的投資，提升光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]基于能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)換代，開(kāi)發(fā)智能型、充分利用可再生能源發(fā)電是21世紀(jì)電網(wǎng)改造的方向。分布式光伏發(fā)電由于采用了大量的綠色清潔的太陽(yáng)能且能為用戶(hù)提供可靠的、高質(zhì)量的電能而成為今后電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分。迄今為止，分布式光伏發(fā)電的并網(wǎng)運(yùn)行處于發(fā)展階段，所以增加分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)控制的研究設(shè)計(jì)是非常必要的。
[0002]本發(fā)明——一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)，主要針對(duì)在配電網(wǎng)絡(luò)的末端，特別是遠(yuǎn)離電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，負(fù)載的無(wú)功波動(dòng)將會(huì)對(duì)電網(wǎng)供電電壓產(chǎn)生較大的影響，進(jìn)而影響到該節(jié)點(diǎn)上的其他負(fù)荷。如果能夠利用光伏發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的交流電壓，將會(huì)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生積極的影響，具有十分重要的意義。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明是一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)與電壓控制相結(jié)合的三相光伏并網(wǎng)控制策略，使光伏系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的同時(shí)，還能夠控制并網(wǎng)接入點(diǎn)處系統(tǒng)側(cè)的交流電壓，維持系統(tǒng)的電壓恒定，以此節(jié)省相應(yīng)設(shè)備的投資，提升光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景。本發(fā)明使得分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)提供頻率支持成為可能，為推進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展，起到了積極的作用。
【背景技術(shù)】
[0004]分布式光伏發(fā)電是電網(wǎng)改造、開(kāi)發(fā)智能型、充分利用可再生能源的發(fā)電的一個(gè)典型代表，然而在分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)功能上，沒(méi)有一個(gè)明確的方法的范例，因此通過(guò)光伏發(fā)電和蓄電池配合為電網(wǎng)提供頻率支撐的方法設(shè)計(jì)是非常有必要的，這在推進(jìn)新技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，又達(dá)到了顯著的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種行之有效的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的設(shè)計(jì)方法，為電網(wǎng)提供更多的電能，促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
[0006]本發(fā)明包括:光伏發(fā)電模型，蓄電池模型，控制結(jié)構(gòu)模型，DC / DC控制器,DC / AC控制器，耦合電感器，斷路器，工業(yè)負(fù)荷模型，功率測(cè)量裝置。
[0007]光伏發(fā)電模型是用于實(shí)際模擬在不同光照條件、不同環(huán)境溫度的光伏發(fā)電功率輸出。
[0008]蓄電池模型與DC / DC控制器是主要模擬蓄電池的不同荷電狀態(tài)的充放電情況。
[0009]DC / AC控制器是模擬控制分布式電源并網(wǎng)，耦合電感器是模擬確保線(xiàn)路阻抗呈現(xiàn)感性。
[0010]功率檢測(cè)裝置用于檢測(cè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)的有功功率和無(wú)功功率。
[0011]MPPT-電壓控制器是用于對(duì)DC / AC控制器產(chǎn)生特定功能的控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0012]圖1是光伏蓄電池發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行整體原理結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2是MPPT-電壓控制策略圖；
[0014]實(shí)施方案
[0015]下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明一一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)作詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，光伏單元不采用DC / DC控制器，光伏發(fā)電單元與經(jīng)過(guò)DC / DC控制器的蓄電池連接在同一條直流母線(xiàn)上，直流母線(xiàn)連接雙向DC / AC控制器，通過(guò)斷路器SI連接工業(yè)負(fù)荷模型，再連接耦合電感器，該耦合電感器可被斷路器S3旁路，最后經(jīng)過(guò)斷路器S2與主電網(wǎng)連接。圖1中，控制系統(tǒng)分為3個(gè)部分:鎖相環(huán)模塊、MPPT-電壓控制器模塊和脈沖波調(diào)制模塊(PWM波)。鎖相環(huán)模塊用來(lái)保證光伏系統(tǒng)并網(wǎng)電流(Iabc)與系統(tǒng)電壓(Us)同步，輸出Sin_cos信號(hào)給MPPT-電壓控制器。MPPT-電壓控制器接收到直流電壓(Udc)、直流電流(Idc)、并網(wǎng)電流、交流電壓的實(shí)測(cè)值(Urms)和參考值(Uref)，經(jīng)過(guò)MPPT-電壓控制策略控制后，產(chǎn)生調(diào)制波(uabc)，送至脈沖波調(diào)制模塊，控制光伏發(fā)電從直流變換到交流的過(guò)程。
[0017]如圖2所不,一種基于最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)與電壓控制相結(jié)合的三相光伏并網(wǎng)控制策略，其設(shè)計(jì)思想如下:
[0018]在實(shí)際的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，其直流端并聯(lián)有穩(wěn)壓電容C，因此，可以利用該電容，控制其輸出并網(wǎng)電流的無(wú)功分量，以此來(lái)維持并網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)交流電壓的恒定。同時(shí)通過(guò)MPPT來(lái)控制并網(wǎng)電流的有功分量完成對(duì)有功輸出的控制。即通過(guò)MPPT-電壓的控制策略，分別來(lái)控制并網(wǎng)電流的有功和無(wú)功分量，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)的最大功率點(diǎn)輸出和維持節(jié)點(diǎn)電壓恒定。
[0019]如圖2所示，該控制策略采取的是雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為并網(wǎng)電流環(huán)。通過(guò)abc / dqO變換，將并網(wǎng)電流解耦為有功分量和無(wú)功分量2部分。
[0020]對(duì)于有功分量而言，將最大功率點(diǎn)跟蹤模塊(MPPT)的輸出值(Um)作為參考值，將該值與光伏陣列的實(shí)際工作電壓(Udc)進(jìn)行比較，其偏差經(jīng)過(guò)比例積分(PI)調(diào)節(jié)后所得到的值(Idref)作為并網(wǎng)電流環(huán)的電流有功分量參考值。
[0021]對(duì)于無(wú)功分量而言，將設(shè)定的交流電壓參考值(Uref)與交流側(cè)系統(tǒng)的實(shí)際電壓(Urms)進(jìn)行比較，其偏差經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后所得到的值(Iqref)作為并網(wǎng)電流環(huán)的電流無(wú)功分
量參考值。
[0022]并網(wǎng)電流的有功分量(Id)和無(wú)功分量(Iq)分別與參考量Idref、Iqref比較后的差值，經(jīng)過(guò)比例環(huán)節(jié)PI調(diào)節(jié)，以及dqO / abc反變換后，輸出調(diào)制波(uabc)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)的直流到交流的逆變。
[0023]因此，該控制策略系統(tǒng)不但能夠?qū)崿F(xiàn)三相光伏并網(wǎng)的最大功率點(diǎn)跟蹤，還能夠控制光伏發(fā)電系統(tǒng)接入點(diǎn)的交流電壓，進(jìn)一步提升了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)，其特征在于設(shè)置有:光伏發(fā)電模型，蓄電池模型，控制結(jié)構(gòu)模型，DC / DC控制器，DC / AC控制器，耦合電感器，斷路器，工業(yè)負(fù)荷模型，功率測(cè)量裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的并網(wǎng)控制方法是是雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，其外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為并網(wǎng)電流環(huán)，通過(guò)abc / dqO變換，將并網(wǎng)電流解耦為有功分量和無(wú)功分量?jī)蓚€(gè)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的外環(huán)控制是對(duì)于有功分量而言，將最大功率點(diǎn)跟蹤模塊(MPPT)的輸出值(Um)作為參考值，將該值與光伏陣列的實(shí)際工作電壓(Udc)進(jìn)行比較，其偏差經(jīng)過(guò)比例積分(PI)調(diào)節(jié)后所得到的值(Idref)作為并網(wǎng)電流環(huán)的電流有功分量參考值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能光伏并網(wǎng)控制方法設(shè)計(jì)，其特征還在于，所述的內(nèi)環(huán)控制是對(duì)于無(wú)功分量而言，將設(shè)定的交流電壓參考值(Vref)與交流側(cè)系統(tǒng)的實(shí)際電壓(Vrms)進(jìn)行比較，其偏差經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)后所得到的值(Iqref)作為并網(wǎng)電流環(huán)的電流無(wú)功分量參考值。`
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103606957SQ201310647546
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】劉 東, 劉杰, 穆浩, 趙倩宇, 樊世軍 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)