一種用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法
【專利摘要】一種用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法。其包括首先檢測(cè)微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，計(jì)算實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓的差值；然后通過數(shù)量差的大小來判斷需要增大還是減小微電網(wǎng)的輸出功率；如需增大微電網(wǎng)輸出功率，則首先判斷儲(chǔ)能單元是否可以放電，如是則通過儲(chǔ)能單元控制器控制儲(chǔ)能單元放電；如不可以放電，則判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處，如是則無需調(diào)整，如非則按照常規(guī)MPPT方法進(jìn)行控制，以增大其功率輸出等步驟。本發(fā)明效果：光伏發(fā)電系統(tǒng)采用本控制方法之后，可以快速有效跟蹤電力負(fù)載的變化，結(jié)合儲(chǔ)能單元的充放電，自動(dòng)適應(yīng)輸出合適的功率，從而可以大幅節(jié)約儲(chǔ)能單元的容量，降低工程投資。
【專利說明】
-種用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于微網(wǎng)型分布式光伏發(fā)電技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種用于微電網(wǎng)的 分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)發(fā)電開始于80年代初，由于太陽能光伏發(fā)電的諸多優(yōu)點(diǎn)，其研究開發(fā)、產(chǎn) 業(yè)化制造技術(shù)及市場(chǎng)開拓已經(jīng)成為當(dāng)今世界各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。目前對(duì)于光伏發(fā)電輸出功率 的控制方法主要為最大功率點(diǎn)追蹤（Maximum Power Point Tracking,簡(jiǎn)稱MPPT)方法， MPPT控制方法主要有Ξ種：1)恒電壓控制法;2)擾動(dòng)觀測(cè)法;3)導(dǎo)納增量法。運(yùn)些方法的核 屯、都是通過實(shí)時(shí)偵測(cè)光伏電池板的發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值(VI)，使微電網(wǎng)系統(tǒng) W最大功率輸出，其廣泛應(yīng)用于太陽能光伏系統(tǒng)中，協(xié)調(diào)光伏電池板、儲(chǔ)能單元、負(fù)載的工 作。
[0003] 因此，MPPT系統(tǒng)是一種通過調(diào)節(jié)電氣模塊的工作狀態(tài)，使光伏板能夠輸出更多電 能，能夠?qū)⑻柲茈姵匕灏l(fā)出的直流電有效地膽存在蓄電池中或供給負(fù)載使用的電氣系 統(tǒng)。在微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱微電網(wǎng)）中，儲(chǔ)能單元一直是不可或缺的一部分，發(fā)揮著平 抑電壓波動(dòng)、維持短時(shí)功率平衡的功能。但儲(chǔ)能單元過高的價(jià)格拉高了微網(wǎng)型光伏發(fā)電系 統(tǒng)的建設(shè)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電 Boost升壓控制方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制 方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0006] 步驟1)首先檢測(cè)微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器與微電網(wǎng)內(nèi)的配電系統(tǒng)連接點(diǎn)P的 實(shí)際電壓U，并計(jì)算實(shí)際電壓U與預(yù)設(shè)電壓U日的差值Διι;
[0007] 步驟2)判斷實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓是否相等，即判斷差值Διι是否為零;如果判斷結(jié) 果為"是"，則本方法至此結(jié)束，否則下一步進(jìn)入步驟3);
[000引步驟3)判斷上述差值Διι是否大于零，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟4)，判斷 結(jié)果為"否"則下一步進(jìn)入步驟5);
[0009] 步驟4)判斷儲(chǔ)能單元是否可放電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟6)，判斷結(jié)果 為"否"，則進(jìn)入步驟7);
[0010] 步驟5)判斷儲(chǔ)能單元是否可充電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟8)，判斷結(jié)果 為"否"，則進(jìn)入步驟9);
[0011] 步驟6)控制儲(chǔ)能單元充電;本方法至此結(jié)束；
[0012] 步驟7)減小光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特 性曲線ΜΡΡΤ點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟12)，如果判斷結(jié)果為在ΜΡΡΤ點(diǎn)D 上或在MPPT點(diǎn)D的右側(cè)，則下一步進(jìn)入步驟11);
[0013] 步驟8)控制儲(chǔ)能單元放電;本方法至此結(jié)束；
[0014] 步驟9)增大光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功 率點(diǎn)處，如果判斷結(jié)果為"是"，則無需調(diào)整，本方法至此結(jié)束;否則下一步進(jìn)入步驟10);
[0015] 步驟10)按照常規(guī)MPPT方法進(jìn)行控制，W增大其功率輸出，然后判斷光伏電池板的 運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲線MPPT點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟11)，否則下 一步進(jìn)入步驟12);
[0016] 步驟11)減小Boost升壓電路的占空比D，w增大光伏電池板的端口電壓，從而使得 光伏電池板的輸出功率減小;本方法至此結(jié)束；
[0017] 步驟12)增大Boost升壓電路的占空比D，W減小光伏電池板的端口電壓;本方法至 此結(jié)束。
[0018] 在步驟9)中，所述的判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)的公式為：
[0019]
[0020] 其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;加為上一個(gè)計(jì)算周 期內(nèi)光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。
[0021] 在步驟7)和步驟10)中，所述的判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲線 MPPT點(diǎn)D左側(cè)的公式為：
[0022]
[0023] 其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;加為上一個(gè)計(jì)算周 期內(nèi)光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。
[0024] 本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法的效果:光伏發(fā) 電系統(tǒng)采用本控制方法之后，可W快速有效跟蹤電力負(fù)載的變化，結(jié)合儲(chǔ)能單元的充放電， 自動(dòng)適應(yīng)輸出合適的功率，從而可W大幅節(jié)約儲(chǔ)能單元的容量，降低工程投資。
【附圖說明】
[0025] 圖1是光伏電池的輸出特性曲線圖；
[0026] 圖2是微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的模型圖；
[0027] 圖3是為本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost 升壓控制方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 圖1為光伏電池的輸出特性曲線圖。從圖中可W看出，光伏電池輸出的電流Iph隨端 口電壓U的增大呈非線性減小的變化趨勢(shì)。特性曲線上的MPPT點(diǎn)D為光伏電池輸出電壓和電 流乘積最大的一點(diǎn)，即為光伏電池的最大功率點(diǎn)。從圖1可W看出，光伏電池的端口電壓u變 化時(shí)，其輸出功率也會(huì)發(fā)生變化。本方法通過改變光伏電池端口電壓U來達(dá)到控制輸出功率 的目的；本發(fā)明設(shè)及到的微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)模型如圖2所示;光伏陣列輸出的直流電經(jīng) Boost升壓電路進(jìn)行升壓，Boost升壓電路的輸出端與儲(chǔ)能單元并聯(lián)連接，之后該直流電經(jīng) 過逆變器變換成交流電，并傳送給與逆變器相連接的微電網(wǎng)內(nèi)的配電系統(tǒng)。
[0030] 如圖3所示，本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法包括 按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0031] 步驟1)首先檢測(cè)微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器與微電網(wǎng)內(nèi)的配電系統(tǒng)連接點(diǎn)P (即微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓）的實(shí)際電壓U，并計(jì)算實(shí)際電壓U與預(yù)設(shè)電壓U日的差值Διι;
[0032] 步驟2)判斷實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓是否相等，即判斷差值Διι是否為零;如果判斷結(jié) 果為"是"，則本方法至此結(jié)束，否則下一步進(jìn)入步驟3);
[0033] 步驟3)判斷上述差值Διι是否大于零，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟4)，判斷 結(jié)果為"否"則下一步進(jìn)入步驟5);
[0034] 步驟4)判斷儲(chǔ)能單元是否可放電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟6)，判斷結(jié)果 為"否"，則進(jìn)入步驟7);
[0035] 步驟5)判斷儲(chǔ)能單元是否可充電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟8)，判斷結(jié)果 為"否"，則進(jìn)入步驟9);
[0036] 步驟6)控制儲(chǔ)能單元充電;本方法至此結(jié)束；
[0037] 步驟7)減小光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特 性曲線ΜΡΡΤ點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟12)，如果判斷結(jié)果為在ΜΡΡΤ點(diǎn)D 上或在ΜΡΡΤ點(diǎn)D的右側(cè)，則下一步進(jìn)入步驟11);
[0038] 步驟8)控制儲(chǔ)能單元放電;本方法至此結(jié)束；
[0039] 步驟9)增大光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功 率點(diǎn)處，如果判斷結(jié)果為"是"，則無需調(diào)整，本方法至此結(jié)束;否則下一步進(jìn)入步驟10);
[0040] 步驟10)按照常規(guī)ΜΡΡΤ方法進(jìn)行控制，W增大其功率輸出，然后判斷光伏電池板的 運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲線ΜΡΡΤ點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟11)，否則下 一步進(jìn)入步驟12);
[0041 ] 步驟11)減小Boost升壓電路的占空比D，w增大光伏電池板的端口電壓，從而使得 光伏電池板的輸出功率減小;本方法至此結(jié)束；
[0042] 步驟12)增大Boost升壓電路的占空比D，W減小光伏電池板的端口電壓;本方法至 此結(jié)束。
[0043] 在步驟9)中，所述的判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)的公式為：
[0044]
[0045] 其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;加為上一個(gè)計(jì)算周 期內(nèi)光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。
[0046] 在步驟7)和步驟10)中，所述的判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲線 ΜΡΡΤ點(diǎn)D左側(cè)的公式為：
[0047]
[004引其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;加為上一個(gè)計(jì)算周 期內(nèi)光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。
[0049] 本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法所采用的技術(shù)方 案是:首先檢測(cè)微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，計(jì)算實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓的差值;然后通過數(shù)量差的 大小來判斷需要增大還是減小微電網(wǎng)的輸出功率;如需增大微電網(wǎng)輸出功率，則首先判斷 儲(chǔ)能單元是否可W放電，如是則通過儲(chǔ)能單元控制器控制儲(chǔ)能單元放電；如不可W放電，貝U 判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)處，如是則無需調(diào)整，如非則按照常規(guī)MPPT方 法進(jìn)行控制，W增大其功率輸出;若需減小微電網(wǎng)輸出功率，則需判斷儲(chǔ)能單元是否可W充 電，如是則通過儲(chǔ)能單元控制器控制儲(chǔ)能單元充電；如不可W充電，則判斷光伏電池板的運(yùn) 行點(diǎn)是否在輸出特性曲線MPPT點(diǎn)的左側(cè)，如在左側(cè)則需增大Boost升壓電路的占空比D，W 減小光伏電池板的端口電壓，如在MPPT點(diǎn)上或在MPPT點(diǎn)的右側(cè)，則需減小Boost升壓電路的 占空比D，W增大光伏電池板的端口電壓，從而使得光伏電池板的輸出功率減小。
[0050] 本發(fā)明提供的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法具有如下特點(diǎn)：
[0051] (1)無需改變現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，僅在控制算法上做出改變，使得本發(fā) 明方法具有較廣的適用性。
[0052] (2)對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率控制是利用其自身特性，而非依靠對(duì)逆變器的控制，從 而可W簡(jiǎn)化逆變器的控制策略，在控制原理上更加簡(jiǎn)約。
[0053] (3)功率控制不再單純是最大功率點(diǎn)追蹤控制，而是對(duì)負(fù)載功率的追蹤控制，更結(jié) 合儲(chǔ)能單元的控制策略進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，從而可W快速適應(yīng)負(fù)載功率的變化，不再需要大型的儲(chǔ) 能單元進(jìn)行平抑功率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法，其特征在于:所述的用于微 電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 步驟1)首先檢測(cè)微網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)中逆變器與微電網(wǎng)內(nèi)的配電系統(tǒng)連接點(diǎn)P的實(shí)際 電壓u，并計(jì)算實(shí)際電壓u與預(yù)設(shè)電壓uo的差值A(chǔ)u; 步驟2)判斷實(shí)際電壓與預(yù)設(shè)電壓是否相等，即判斷差值A(chǔ)u是否為零;如果判斷結(jié)果為 "是"，則本方法至此結(jié)束，否則下一步進(jìn)入步驟3); 步驟3)判斷上述差值△ u是否大于零，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟4)，判斷結(jié)果 為"否"則下一步進(jìn)入步驟5); 步驟4)判斷儲(chǔ)能單元是否可放電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟6)，判斷結(jié)果為 "否"，則進(jìn)入步驟7); 步驟5)判斷儲(chǔ)能單元是否可充電，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟8)，判斷結(jié)果為 "否"，則進(jìn)入步驟9); 步驟6)控制儲(chǔ)能單元充電;本方法至此結(jié)束； 步驟7)減小光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲 線MPPT點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟12)，如果判斷結(jié)果為在MPPT點(diǎn)D上或 在MPPT點(diǎn)D的右側(cè)，則下一步進(jìn)入步驟11); 步驟8)控制儲(chǔ)能單元放電;本方法至此結(jié)束； 步驟9)增大光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率，并判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn) 處，如果判斷結(jié)果為"是"，則無需調(diào)整，本方法至此結(jié)束;否則下一步進(jìn)入步驟10); 步驟10)按照常規(guī)MPPT方法進(jìn)行控制，以增大其功率輸出，然后判斷光伏電池板的運(yùn)行 點(diǎn)是否在輸出特性曲線MPPT點(diǎn)D的左側(cè)，如果判斷結(jié)果為"是"，則進(jìn)入步驟11)，否則下一步 進(jìn)入步驟12); 步驟11)減小Boost升壓電路的占空比D，以增大光伏電池板的端口電壓，從而使得光伏 電池板的輸出功率減小;本方法至此結(jié)束； 步驟12)增大Boost升壓電路的占空比D，以減小光伏電池板的端口電壓;本方法至此結(jié) 束。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法，其特征在 于:在步驟9)中，所述的判斷當(dāng)前光伏電池板是否運(yùn)行在最大功率點(diǎn)的公式為：其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi)光伏 電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;dU為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微電網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電Boost升壓控制方法，其特征在 于:在步驟7)和步驟10)中，所述的判斷光伏電池板的運(yùn)行點(diǎn)是否在輸出特性曲線MPPT點(diǎn)D 左側(cè)的公式為：其中：U2、I2為本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓和電流，dl為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi)光伏 電池板端口電流II與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電流12的差值;dU為上一個(gè)計(jì)算周期內(nèi) 光伏電池板端口電壓U1與本計(jì)算周期內(nèi)光伏電池板端口電壓U2的差值。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK105870964SQ201610203741
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】李盛偉, 王楠, 郭晉芳, 韓曉罡, 范須露, 王夢(mèng)
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司