大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法，該方法具體包括以下步驟：確定光伏電池輸出電壓vPV和電流iPV；確定光伏電池輸出的功率PPV；確定光伏電池輸出功率與電壓的斜率ΔPPV/ΔvPV；確定MPPT控制環(huán)輸出逆變器直流側(cè)參考電流idc_ref；確定光伏有功輸出參考值Pref。本發(fā)明針對(duì)大型光伏電站普遍采用的單級(jí)主電路結(jié)構(gòu)，在MPPT外環(huán)和并網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)兩環(huán)控制的基礎(chǔ)上，提出了一種基于MPPT控制環(huán)輸出逆變器直流側(cè)參考電流的新型有功外環(huán)控制方法，該控制方法結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于建立微分形式的數(shù)學(xué)模型，適合應(yīng)用于分析大型光伏電站對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏電站中最大功率跟蹤，具體涉及一種大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有 功外環(huán)控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在《太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展"十二五"規(guī)劃》與《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若 干意見(jiàn)》政策背景下，若干大型光伏電站相繼在我國(guó)西北地區(qū)開(kāi)工建設(shè)或并網(wǎng)運(yùn)行?？紤]到 并網(wǎng)逆變器控制結(jié)構(gòu)對(duì)大型光伏電站經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的重要影響，W及分析大型光伏電站 對(duì)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性影響的需要，展開(kāi)大型光伏電站并網(wǎng)逆變器控制策略與建模的研究顯 得尤為必要。
[0003] 目前光伏并網(wǎng)有單級(jí)和兩級(jí)結(jié)構(gòu)兩種主電路拓?fù)洹Ｔ趦杉?jí)結(jié)構(gòu)中，前級(jí)DC/DC主 要實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤和升壓功能，后級(jí)DC/AC實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定直流鏈電壓和逆變并網(wǎng)功能。主流 的基于電壓源型的DC/AC控制電路W雙環(huán)控制方式為主，參考外環(huán)控制器生成的電流基 準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)控制實(shí)現(xiàn)逆變并網(wǎng)。但基于效率、成本、系統(tǒng)尺寸的考量，目前大型光伏電站普 遍采用單級(jí)結(jié)構(gòu)并網(wǎng)方式，兩級(jí)結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)的DC/AC控制電路不能直接適用于單級(jí)結(jié)構(gòu) 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。
[0004] 單級(jí)結(jié)構(gòu)光伏并網(wǎng)逆變器依據(jù)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性可將其分為兩環(huán)和H環(huán)控制兩 大類(lèi)。H環(huán)控制結(jié)構(gòu)較兩環(huán)控制增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性與工程應(yīng)用的難度，不利于推動(dòng) 大型光伏電站的規(guī)模化應(yīng)用進(jìn)程。對(duì)于MPPT控制環(huán)的輸出量，主要有直流鏈電壓、并網(wǎng)有 功功率、并網(wǎng)有功電流H種控制輸出方式。單級(jí)結(jié)構(gòu)并網(wǎng)逆變器被控量即為直流側(cè)電壓，同 時(shí)在兩環(huán)控制結(jié)構(gòu)中選取直流側(cè)電壓作為MPPT控制環(huán)的輸出量不滿(mǎn)足一般控制規(guī)律。再 者，雖然MPPT控制環(huán)輸出并網(wǎng)有功功率或有功電流參考能夠?qū)崿F(xiàn)最大功率跟蹤，但逆變器 直流側(cè)電流與直流側(cè)電壓的聯(lián)系比并網(wǎng)有功功率和有功電流更為緊密。最后，在并網(wǎng)逆變 器控制系統(tǒng)建模方面，MPPT控制環(huán)普遍采用在采樣時(shí)刻基于邏輯判斷改變控制量的方式實(shí) 現(xiàn)控制目標(biāo)，難W建立微分形式的數(shù)學(xué)模型。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法及 裝置。
[0006] 本發(fā)明的目的之一是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外 環(huán)控制方法，具體包括W下步驟：
[0007] 確定光伏電池輸出電壓Vpv和電流ipv ;
[0008] 確定光伏電池輸出的功率Ppv ;
[0009] Ppv = Vpv*ipv
[0010] 確定光伏電池輸出功率與電壓的斜率APpv/Avpv ;
[0011

【權(quán)利要求】
1. 大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法，其特征在于：具體包括以下步驟 確定光伏電池輸出電壓Vpv和電流iPV ; 確定光伏電池輸出的功率Ppv; Ppv一vPV*iPV 確定光伏電池輸出功率與電壓的斜率ΛΡρν/Λνρν;
其中Ppv(nTs)表示當(dāng)前采樣時(shí)亥Ij下計(jì)算得到的光伏輸出功率Ppv，Vpv(nTs)表示當(dāng)前采 樣時(shí)刻下檢測(cè)到的光伏電池輸出電壓vPV ;Ppv[(n-l)Ts]表示上一采樣時(shí)刻下計(jì)算得到的光 伏輸出功率PPV，vpv[(n-l)Ts]表不上一米樣時(shí)刻檢測(cè)到的光伏電池輸出電壓vPV。 確定MPPT控制環(huán)輸出逆變器直流側(cè)參考電流ref ;
其中idc^f[(n+l)Ts]，idc;Mf(nTs)分別表示下一采樣時(shí)刻、當(dāng)前采樣時(shí)刻下的逆變器直 AP 流側(cè)參考電流id。Mf，K為步長(zhǎng)系數(shù)'為直流側(cè)參考電流id。的擾動(dòng)步長(zhǎng)； 確定光伏有功輸出參考值P,ef，P,ef =Vpv*ide_,ef， 其中Vpv為光伏電池輸出電壓，idc;_Mf為直流側(cè)參考電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法，其特征在于： 所述光伏有功輸出參考值Pref由直流側(cè)參考電流idc;_Mf與檢測(cè)到的光伏輸出電壓vPV相乘得 到。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法，其特征在于： 在確定光伏有功輸出參考值PMf步驟后還包括確定無(wú)功功率參考值QMf和參考電流計(jì)算步 驟， 所述無(wú)功功率參考值Qref是通過(guò)聯(lián)合采用穩(wěn)定電壓控制或者穩(wěn)定功率因數(shù)控制得到； 所述參考電流計(jì)算步驟為：結(jié)合光伏有功輸出參考值PMf、無(wú)功功率參考值Qref和電網(wǎng) 電壓得到并網(wǎng)電流參考值，參考電流的計(jì)算過(guò)程具體如下：
其中ua，ub，u。為檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓，Ua，U0為在兩相靜止坐標(biāo)系下表示的電網(wǎng)電 壓，ia_Mf，為兩相靜止坐標(biāo)系下的內(nèi)環(huán)電流控制器參考值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制方法，其特征在于： 所述MPPT控制環(huán)根據(jù)當(dāng)前工作點(diǎn)光伏輸出特性變步長(zhǎng)擾動(dòng)光伏逆變器直流側(cè)參考電流， 步長(zhǎng)大小由ΔPpv/ΔVpv與K的乘積得到。
5. -種用于大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制裝置，其特征在于：包括 用于確定光伏電池輸出電壓和電流的裝置； 用于確定光伏電池輸出功率的裝置； 用于確定光伏電池輸出功率與電壓斜率的裝置； 用于確定MPPT控制環(huán)輸出逆變器直流側(cè)參考電流的裝置； 用于確定光伏有功輸出參考值的裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的大型光伏電站并網(wǎng)逆變器有功外環(huán)控制裝置，其特征在于： 還包括用于確定無(wú)功功率參考值的裝置和用于確定參考電流的裝置，所述參考電流的裝置 根據(jù)光伏有功輸出參考值、無(wú)功功率參考值和電網(wǎng)電壓得到并網(wǎng)電流參考值，參考電流的 計(jì)算過(guò)程具體如下：
其中ua，ub，u。為檢測(cè)到的三相電網(wǎng)電壓，Ua，U0為在兩相靜止坐標(biāo)系下表示的電網(wǎng)電 壓，ia_Mf，為兩相靜止坐標(biāo)系下的內(nèi)環(huán)電流控制器參考值。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104467013SQ201410756934
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】周林, 任偉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)