一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)并網無功控制和諧波控制，屬于可再生光伏發(fā)電系統(tǒng)并 網控制領域，具體涉及的是光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術】
[0002] 能源和環(huán)境危機已經成為影響人類持續(xù)發(fā)展的重要問題，清潔、可再生能源的利 用是解決這一問題的根本途徑。隨著風力發(fā)電、光伏發(fā)電、波浪發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術 的成熟，越來越多的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)以分布式形式接入電網，滿足人們日常生產、生活 用電的需求。
[0003] 光伏發(fā)電系統(tǒng)以資源普遍、無污染、設備可靠且不受地域限制的優(yōu)點，近年來得到 大規(guī)模的開發(fā)。光伏不僅可以集中供電或者并網運行，光伏發(fā)電系統(tǒng)亦可以和建筑相結合， 從而提高光伏系統(tǒng)的土地利用率。隨著國家對光伏產業(yè)的扶持，允許獨立光伏電站并網接 入，越來越多的企業(yè)積極參與光伏電站的建設，不僅滿足自身的電能需求，同時還能將多余 的電量送入電網，帶來效益。隨著企業(yè)自備光伏發(fā)電系統(tǒng)的大量應用，用戶側電能質量必 須需要得到滿足，而電能質量主要體現(xiàn)為諧波和功率因素。光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網會帶來大 量的諧波，會影響設備的壽命，同時也會污染電網電能質量；由于光伏發(fā)電輸出只有有功功 率，必然造成用戶接入側功率因素的變化，由此影響系統(tǒng)電能質量。
[0004] 因此當企業(yè)自備光伏發(fā)電系統(tǒng)時，必須通過一定的技術手段治理無功電壓和諧波 污染問題，需要配置無功補償設備，以提高用戶側計入的功率因素，從而提高用戶側電能質 量。本發(fā)明從系統(tǒng)的角度解決付光伏接入的無功補償和諧波消除問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對目前企業(yè)自備光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入的用戶側電能質量問題，提出了一種光 伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制系統(tǒng)及方法，已解決光伏并網的無功能電壓控制問 題。
[0006] 為達到上述目標，本發(fā)明以如下技術方案實現(xiàn)：
[0007] -種光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：一數(shù)據(jù)采 集電路模塊，用于采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，采集的該數(shù)據(jù)包括光伏電池直流輸出電壓，光伏并網 逆變器直流側、交流側電壓、電流和相角；逆變器交流側諧波電壓、電流；光伏并網變電站 低壓母線電壓、電流和功率因素；
[0008] -光伏最大功率跟蹤模塊，通過控制光伏電池輸出端直流電壓值實現(xiàn)光伏電池的 最大功率跟蹤；
[0009] 一光伏并網逆變器模塊，通過電流、電壓控制產生PWM波形控制并網逆變器，將采 集得到的并網接入點電流通過采集并網端電流和參考電流進行PI控制得到電壓參考量， 再通過和采集電壓進行比較并通過PI控制獲得光伏并網電壓參考值從而指導產生PWM 波；
[0010] -無功補償控制模塊，其作用是控制無功補償電容器無功功率輸出，以調節(jié)用戶 并網接入電壓值和功率因素，滿足用戶并網的電壓和功率因素要求。
[0011] 一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制，該方法包括以下步驟：
[0012] 1)測量得到光伏電站并網接入前用戶實際負載功率I\+jQp用戶變電站接入從
【主權項】
1. 一種光伏發(fā)電系統(tǒng)并網接入綜合無功補償控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：一數(shù)據(jù)采 集電路模塊，用于采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，采集的該數(shù)據(jù)包括光伏電池直流輸出電壓，光伏并網 逆變器直流側、交流側電壓、電流和相角；逆變器交流側諧波電壓、電流；光伏并網變電站 低壓母線電壓、電流和功率因素； 一光伏最大功率跟蹤模塊，通過控制光伏電池輸出端直流電壓值實現(xiàn)光伏電池的最大 功率跟蹤； 一光伏并網逆變器模塊，通過電流、電壓控制產生PWM波形控制并網逆變器，將采集得 到的并網接入點電流通過采集并網端電流和參考電流進行PI控制得到電壓參考量，再通 過和采集電壓進行比較并通過PI控制獲得光伏并網電壓參考值從而指導產生PWM波； 一無功補償控制模塊，其作用是控制無功補償電容器無功功率輸出，W調節(jié)用戶并網 接入電壓值和功率因素，滿足用戶并網的電壓和功率因素要求。
2. -種光伏發(fā)電系統(tǒng)并網綜合無功補償控制方法，其特征在于，該方法包括W下步 驟： 1) 測量得到光伏電站并網接入前用戶實際負載功率用戶變電站接入從電網吸 收的功率Pc+jQ。，并計算得到用戶變電站功率因素
，可知光伏電站接入 前功率之間的關系；P^jQ^= ?。+^'9。，假設電網公司對用戶接入功率因素的要求為；cosa ; 其中町用戶側負載有功功率、Q L為用戶側負載無功功率，P e為用戶從電網吸收的有功功率、 Qe為用戶從電網吸收的無功功率、j為功率的向量描述，cos a為系統(tǒng)功率因素、CGS妍為電 網公司要求用戶側功率因素； 2) 測量得到光伏系統(tǒng)輸出功率有功功率Pv，計算得到光伏系統(tǒng)接入后用戶變電站功率 因素：
3) 光伏接入后需要無功補償量為斯，此時功率因素角為A，計算光伏系統(tǒng)接入前后功 率因素角的變化必須滿足；tan界2二^ tan妍< ^ ; ()P 4) 從步驟（3)得此時當光伏電站接入無功補償設備需要提供的無功補償 量至少為由此來控制無功補償設備無功輸出。
3. 根據(jù)權利2所述的光伏發(fā)電系統(tǒng)并網綜合無功補償控制方法，其特征在于，當光伏 (} P 電站接入時，無功補償量和負載W及光伏有功出力存在公關系，變換公式可知在系 統(tǒng)無功步長容量一定時，光伏的有功出力受到限制C 因此，當用戶自備光伏發(fā) iJi 電系統(tǒng)時，同時安裝無功補償設備，并且無功補償設備容量和光伏發(fā)電系統(tǒng)容量相互匹配，
w提高用戶側功率因素。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種光伏并網綜合無功補償控制方法及系統(tǒng)，涉及光伏發(fā)電控制技術領域。本發(fā)明利用數(shù)據(jù)采集電路和控制電路實現(xiàn)光伏發(fā)電并網接入的綜合自動無功補償和諧波控制。通過數(shù)據(jù)采集單元獲得光伏并網前后系統(tǒng)側功率因素、光伏發(fā)電的最大功率跟蹤以及并網諧波，根據(jù)光伏電站最大輸出功率、光伏并網諧波、光伏并網后用戶側功率因素等要求，確定無功補償電容器投切容量。本發(fā)明的優(yōu)點是能夠綜合考慮光伏并網帶來的系統(tǒng)無功電壓控制和諧波問題，通過逆變器消諧和無功就地平衡，實現(xiàn)無功補償設備和光伏輸出功率的協(xié)調控制以提高系統(tǒng)接入的電能質量。
【IPC分類】H02J3-18, H02J3-38
【公開號】CN104600719
【申請?zhí)枴緾N201510050581
【發(fā)明人】蔡昌春, 鄧立華, 薛云燦, 胡鋼, 張建勇
【申請人】河海大學常州校區(qū)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月30日