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一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610007842.9

申請日:

2016.01.07

公開號:

CN105490299A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H02J 3/38申請日:20160107|||公開
IPC分類號: H02J3/38; G05F1/67 主分類號: H02J3/38
申請人: 許繼集團有限公司; 國家電網公司; 國網天津市電力公司; 許繼電氣股份有限公司
發明人: 蘆開平; 梁燕; 李建偉; 郭寅遠; 汪海濤
地址: 461000河南省許昌市許繼大道1298號
優先權:
專利代理機構: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119 代理人: 陳浩
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610007842.9

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2019.03.05|||2016.05.11|||2016.04.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法,逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環控制,后級采用三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制,具體控制步驟包括:1)比較逆變器輸出功率P_MPPT和調度設定功率值P_set;2)若P_MPPTP_set,逆變器工作有功調度模式,即逆變器前級boost電路給后級三電平電路直流母線充電,后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在電流單環模式。該方法能夠實現對有功功率的精確控制,且調度過程平穩、無電流沖擊。

權利要求書

1.一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法,其特征在于,所述光伏發電系統的
光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用三電平電路DQ軸解耦的電
流內環控制,具體控制步驟包括:
1)比較光伏并網逆變器輸出功率P_MPPT和調度設定功率值P_set;
2)若P_MPPT<P_set,光伏并網逆變器的前級boost電路工作在MPPT模式,后級三
電平電路工作在電壓電流雙環穩壓模式,保證光伏并網逆變器以當前最大功率輸出;
3)若P_MPPT>P_set,光伏并網逆變器工作有功調度模式,即光伏并網逆變器前級boost
電路給后級三電平電路直流母線充電,后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在
電流單環模式,保證光伏并網逆變器輸出功率恒定。
2.根據權利要求1所述兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法,其特征在于,開始
運行時,光伏并網逆變器運行于MPPT模式,在MPPT模式下光伏并網逆變器輸出功率值
P_MPPT小于調度設定功率值P_set,光伏并網逆變器工作于MPPT模式;若MPPT模式下
光伏并網逆變器輸出功率P_MPPT大于調度設定功率值P_set,光伏并網逆變器切換至有功
調度模式,在有功調度模式下,當檢測到前級boost電路電池板輸入電壓低于電池板MPPT
電壓Udc_MPPT時,光伏并網逆變器平滑切換至MPPT模式。

說明書

一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域,具體涉及一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方
法。

背景技術

隨著全球資源環境的壓力不斷增大,節能減排、資源節約已經成為世界經濟發展的趨
勢,以發展綠色經濟和強化節能減排為重點,加快建設資源節約型、環境友好型社會。電
能作為一種廣泛使用的能源,其應用己深入到工業生產、社會和人民生活的方方面面。我
國電網存在著負荷率低、功率因數變化頻繁、無功補償容量不足。隨著光伏產業的不斷發
展,組串式光伏逆變器的應用越來越廣泛,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、無需機房、維護方便簡單,特別是在分布式屋頂、山地丘陵等地方優
勢顯著;而且電池板安裝地點選擇靈活,可最大限度吸收太陽能,使得其發電量高。

發明內容

本發明提供一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法,以解決兩級式光伏發電系
統在光照變化時光伏并網逆變器輸出有功功率的波動問題。

為解決上述技術問題,本發明的兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法包括:

所述光伏發電系統的光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用
三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制,具體控制步驟包括:

1)比較光伏并網逆變器輸出功率P_MPPT和調度設定功率值P_set;

2)若P_MPPT<P_set,光伏并網逆變器的前級boost電路工作在MPPT模式,后級三
電平電路工作在電壓電流雙環穩壓模式,保證光伏并網逆變器以當前最大功率輸出;

3)若P_MPPT>P_set,光伏并網逆變器工作有功調度模式,即光伏并網逆變器前級boost
電路給后級三電平電路直流母線充電,后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在
電流單環模式,保證光伏并網逆變器輸出功率恒定。

開始運行時,光伏并網逆變器運行于MPPT模式,在MPPT模式下光伏并網逆變器輸
出功率值P_MPPT小于調度設定功率值P_set,光伏并網逆變器工作于MPPT模式;若MPPT
模式下光伏并網逆變器輸出功率P_MPPT大于調度設定功率值P_set,光伏并網逆變器切換
至有功調度模式,在有功調度模式下,當檢測到前級boost電路電池板輸入電壓低于電池
板MPPT電壓Udc_MPPT時,光伏并網逆變器平滑切換至MPPT模式。

本發明的有益效果:本發明的后級三電平逆變器基于現有的電壓外環、電流內環和DQ
軸解耦控制方法,然后根據功率調度設定值與逆變器輸出功率值比較,通過內環與直流母
線電壓外環的切換實現MPPT和調度狀態間無縫切換,且確保切換期間內環D軸指令的連
續性以及輸出有功功率的連貫性,達到平滑、穩定切換的目的。該方法能夠實現對有功功
率的精確控制,且調度過程平穩、無電流沖擊。

附圖說明

圖1為本實施例正常MPPT運行時系統控制示意圖;

圖2為本實施例的兩級式光伏逆變器有功功率控制示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖,對本發明的技術方案作進一步詳細說明。

兩級式光伏發電系統的光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用
三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制,正常MPPT運行時前級boost電路采用MPPT跟蹤
控制電池板輸入電壓,后級NPC電路(三電平電路)完成逆變,保證光伏并網逆變器輸出
電池板當前最大功率,當逆變器接受到后臺下發的功率調度指令時,逆變器開始限功率運
行。有功功率控制通過后級電路來實現,系統實時采樣三相交流相電壓Uab、Ubc、Uca,計
算出當前調度設定功率值P_set所需要的功率調度電流指令值Id_Dispatch。

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
當前最大功率輸出,當逆變器工作在MPPT模式時采用圖1所示的工作模式,前級boost
最大功率跟蹤PV電池板電壓,后級NPC電壓電流雙環控制模式;

若MPPT模式下P_MPPT大于P_set,逆變器平滑無縫切換至有功調度模式,以調度功
率輸出。當逆變器工作在調度模式時,采用圖2所示的控制策略。為了實現功率平滑、電
流無沖擊調度,功率調度模式時控制前級boost給后級三電平直流母線充電,閉環保證后
級NPC逆變器直流母線電壓維持在700V附近;后級三電平逆變器根據調度設定功率值
P_set計算出來的電流指令值Id_Dispatch,保證后級三電平逆變器工作單電流環模式輸出
的功率恒定不隨光照變化而變化;

當光照減弱時,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
功率低于功率調度設定值,電池板PV電壓降會下降至MPPT電壓以下,逆變器檢測到PV
電壓低于電池板MPPT電壓,逆變器切換至MPPT跟蹤模式,防止后級三電平逆變器直流
母線電壓被拉導致調制度不足過流失控,無法運行。

上述電壓外環、電流內環和DQ軸解耦控制方法為現有技術中較為成熟的技術,這里
不再詳細闡述其控制原理,然后通過單電流環運行模式與電壓電流雙環運行模式的切換實
現MPPT和調度狀態間無縫切換,且確保切換期間輸出有功功率的連貫性,達到平滑、穩
定切換的目的。

關 鍵 詞:
一種 兩級 式光伏 發電 系統 有功功率 控制 方法
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