一種兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球資源環(huán)境的壓力不斷增大，節(jié)能減排、資源節(jié)約已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)，以發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)和強(qiáng)化節(jié)能減排為重點(diǎn)，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。電能作為一種廣泛使用的能源，其應(yīng)用己深入到工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)和人民生活的方方面面。我國(guó)電網(wǎng)存在著負(fù)荷率低、功率因數(shù)變化頻繁、無(wú)功補(bǔ)償容量不足。隨著光伏產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，組串式光伏逆變器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相比集中式光伏逆變器，由組串式逆變器建造的電站占地面積小、無(wú)需機(jī)房、維護(hù)方便簡(jiǎn)單，特別是在分布式屋頂、山地丘陵等地方優(yōu)勢(shì)顯著;而且電池板安裝地點(diǎn)選擇靈活，可最大限度吸收太陽(yáng)能，使得其發(fā)電量高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法，以解決兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)在光照變化時(shí)光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功功率的波動(dòng)問(wèn)題。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法包括:
[0005]所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器前級(jí)采用boost電路MPPT電壓外環(huán)和后級(jí)采用三電平電路DQ軸解耦的電流內(nèi)環(huán)控制，具體控制步驟包括:
[0006]1)比較光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率?__^和調(diào)度設(shè)定功率值P_set;
[0007]2)gP_MPPT〈P_set，光伏并網(wǎng)逆變器的前級(jí)boost電路工作在MPPT模式，后級(jí)三電平電路工作在電壓電流雙環(huán)穩(wěn)壓模式，保證光伏并網(wǎng)逆變器以當(dāng)前最大功率輸出；
[0008]3)gP_MPPT>P_Set，光伏并網(wǎng)逆變器工作有功調(diào)度模式，即光伏并網(wǎng)逆變器前級(jí)boost電路給后級(jí)三電平電路直流母線充電，后級(jí)三電平電路根據(jù)調(diào)度設(shè)定功率值P_set工作在電流單環(huán)模式，保證光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率恒定。
[0009]開始運(yùn)行時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行于MPPT模式，在MPPT模式下光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率值?_?哪小于調(diào)度設(shè)定功率值P_set，光伏并網(wǎng)逆變器工作于MPPT模式;若MPPT模式下光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率P_MPPT大于調(diào)度設(shè)定功率值P_set，光伏并網(wǎng)逆變器切換至有功調(diào)度模式，在有功調(diào)度模式下，當(dāng)檢測(cè)到前級(jí)boost電路電池板輸入電壓低于電池板MPPT電壓Udc_MPPT時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器平滑切換至MPPT模式。
[0010]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的后級(jí)三電平逆變器基于現(xiàn)有的電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)和DQ軸解耦控制方法，然后根據(jù)功率調(diào)度設(shè)定值與逆變器輸出功率值比較，通過(guò)內(nèi)環(huán)與直流母線電壓外環(huán)的切換實(shí)現(xiàn)MPPT和調(diào)度狀態(tài)間無(wú)縫切換，且確保切換期間內(nèi)環(huán)D軸指令的連續(xù)性以及輸出有功功率的連貫性，達(dá)到平滑、穩(wěn)定切換的目的。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有功功率的精確控制，且調(diào)度過(guò)程平穩(wěn)、無(wú)電流沖擊。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)施例正常MPPT運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)控制示意圖；
[0012]圖2為本實(shí)施例的兩級(jí)式光伏逆變器有功功率控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器前級(jí)采用boost電路MPPT電壓外環(huán)和后級(jí)采用三電平電路DQ軸解耦的電流內(nèi)環(huán)控制，正常MPPT運(yùn)行時(shí)前級(jí)boost電路采用MPPT跟蹤控制電池板輸入電壓，后級(jí)NPC電路(三電平電路)完成逆變，保證光伏并網(wǎng)逆變器輸出電池板當(dāng)前最大功率，當(dāng)逆變器接受到后臺(tái)下發(fā)的功率調(diào)度指令時(shí)，逆變器開始限功率運(yùn)行。有功功率控制通過(guò)后級(jí)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采樣三相交流相電壓Uab、Ubc、Uca，計(jì)算出當(dāng)前調(diào)度設(shè)定功率值P_set所需要的功率調(diào)度電流指令值Id_Dispatch。
[0015]在MPPT模式下逆變器輸出功率值P_mppt小于P_set，逆變器工作于MPPT模式，以當(dāng)前最大功率輸出，當(dāng)逆變器工作在MPPT模式時(shí)采用圖1所示的工作模式，前級(jí)boost最大功率跟蹤PV電池板電壓，后級(jí)NPC電壓電流雙環(huán)控制模式；
[0016]若MPPT模式下P_mppt大于P_set，逆變器平滑無(wú)縫切換至有功調(diào)度模式，以調(diào)度功率輸出。當(dāng)逆變器工作在調(diào)度模式時(shí)，采用圖2所示的控制策略。為了實(shí)現(xiàn)功率平滑、電流無(wú)沖擊調(diào)度，功率調(diào)度模式時(shí)控制前級(jí)boost給后級(jí)三電平直流母線充電，閉環(huán)保證后級(jí)NPC逆變器直流母線電壓維持在700V附近;后級(jí)三電平逆變器根據(jù)調(diào)度設(shè)定功率值P_set計(jì)算出來(lái)的電流指令值Id_Dispatch，保證后級(jí)三電平逆變器工作單電流環(huán)模式輸出的功率恒定不隨光照變化而變化；
[0017]當(dāng)光照減弱時(shí)，電池的PV輸入電壓降逐漸降低，光照降低至輸出光伏電池板的最大功率低于功率調(diào)度設(shè)定值，電池板PV電壓降會(huì)下降至MPPT電壓以下，逆變器檢測(cè)到PV電壓低于電池板MPPT電壓，逆變器切換至MPPT跟蹤模式，防止后級(jí)三電平逆變器直流母線電壓被拉導(dǎo)致調(diào)制度不足過(guò)流失控，無(wú)法運(yùn)行。
[0018]上述電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)和DQ軸解耦控制方法為現(xiàn)有技術(shù)中較為成熟的技術(shù)，這里不再詳細(xì)闡述其控制原理，然后通過(guò)單電流環(huán)運(yùn)行模式與電壓電流雙環(huán)運(yùn)行模式的切換實(shí)現(xiàn)MPPT和調(diào)度狀態(tài)間無(wú)縫切換，且確保切換期間輸出有功功率的連貫性，達(dá)到平滑、穩(wěn)定切換的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法，其特征在于，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器前級(jí)采用boost電路MPPT電壓外環(huán)和后級(jí)采用三電平電路DQ軸解耦的電流內(nèi)環(huán)控制，具體控制步驟包括: 1)比較光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率P—mppt和調(diào)度設(shè)定功率值P_set; 2)若P—MPPT〈P_set，光伏并網(wǎng)逆變器的前級(jí)boost電路工作在MPPT模式，后級(jí)三電平電路工作在電壓電流雙環(huán)穩(wěn)壓模式，保證光伏并網(wǎng)逆變器以當(dāng)前最大功率輸出； 3)若P—MPPT>P_set，光伏并網(wǎng)逆變器工作有功調(diào)度模式，即光伏并網(wǎng)逆變器前級(jí)boost電路給后級(jí)三電平電路直流母線充電，后級(jí)三電平電路根據(jù)調(diào)度設(shè)定功率值P_set工作在電流單環(huán)模式，保證光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率恒定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法，其特征在于，開始運(yùn)行時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器運(yùn)行于MPPT模式，在MPPT模式下光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率值P—mppt小于調(diào)度設(shè)定功率值P_set，光伏并網(wǎng)逆變器工作于MPPT模式;若MPPT模式下光伏并網(wǎng)逆變器輸出功率P—ΜΡΡΤ大于調(diào)度設(shè)定功率值P_set，光伏并網(wǎng)逆變器切換至有功調(diào)度模式，在有功調(diào)度模式下，當(dāng)檢測(cè)到前級(jí)boost電路電池板輸入電壓低于電池板MPPT電壓Udc—mppt時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器平滑切換至MPPT模式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兩級(jí)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功功率控制方法，逆變器前級(jí)采用boost電路MPPT電壓外環(huán)控制，后級(jí)采用三電平電路DQ軸解耦的電流內(nèi)環(huán)控制，具體控制步驟包括：1)比較逆變器輸出功率P_MPPT和調(diào)度設(shè)定功率值P_set；2)若P_MPPT<P_set，逆變器的前級(jí)boost電路工作在MPPT模式，后級(jí)三電平電路工作在電壓電流雙環(huán)穩(wěn)壓模式；3)若P_MPPT>P_set，逆變器工作有功調(diào)度模式，即逆變器前級(jí)boost電路給后級(jí)三電平電路直流母線充電，后級(jí)三電平電路根據(jù)調(diào)度設(shè)定功率值P_set工作在電流單環(huán)模式。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有功功率的精確控制，且調(diào)度過(guò)程平穩(wěn)、無(wú)電流沖擊。
【IPC分類】G05F1/67, H02J3/38
【公開號(hào)】CN105490299
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610007842
【發(fā)明人】蘆開平, 梁燕, 李建偉, 郭寅遠(yuǎn), 汪海濤
【申請(qǐng)人】許繼集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 許繼電氣股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月7日