一种基于功率前馈模式的占空比控制方法技术

技术编号:20245668 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-30 00:19
本发明专利技术专利涉及一种基于功率前馈模式的占空比控制方法。所述方法主要应用于两级式光伏并网发电系统的低电压穿越工况。通过检测光伏发电并网点电压暂降信息,计算出并网点电压暂降大小,依据光伏发电低电压穿越标准和实际工况,可得参考有功和无功电流,计算出此时逆变器可输出的有功功率,再依据光伏电池板电压与功率输出关系特性,找到逆变器可输出的有功功率对应光伏电池输出电压点,通过对应电压点的幅值与逆变器直流侧电容电压参考值的比值算出占空比。在光伏系统并网点发生电压暂降时可以由原来的最大功率追踪模式下的占空比切换到功率前馈模式下的占空比,可实现光伏电池输出功率和逆变器输出功率的功率平衡,减小了逆变器直流侧电容电压的波动大小,限制逆变器输出电流,并发出无功功率支撑并网点电压。

A duty cycle control method based on power feedforward mode

The invention patent relates to a duty cycle control method based on power feedforward mode. The method is mainly applied to the low voltage traversing condition of two-stage photovoltaic grid-connected power generation system. By detecting the voltage sag information at the grid-connected point of photovoltaic power generation, the voltage sag at the grid-connected point can be calculated. According to the low voltage traversing standard and actual working conditions of photovoltaic power generation, the active and reactive currents can be referenced to calculate the output active power of the inverters at this time. Then, according to the relationship between the voltage of photovoltaic panels and the output power, the output active power of the inverters can be found corresponding to photovoltaic. The duty cycle is calculated by the ratio of the magnitude of the corresponding voltage point to the reference value of the capacitor voltage on the DC side of the inverter. When the voltage sag occurs at the grid-connected point of photovoltaic system, the duty cycle of the original maximum power tracking mode can be switched to the duty cycle of the power feed-forward mode, which can realize the power balance between the output power of photovoltaic cells and the output power of inverters, reduce the fluctuation of the DC-side capacitance voltage of inverters, limit the output current of inverters, and generate reactive power to support grid-connected point power. Pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率前馈模式的占空比控制方法
本专利技术专利涉及新能源两级式光伏并网发电系统低电压穿越
,具体而言,是一种两级式光伏并网系统实现低电压穿越的DC/DC变换器占空比控制方法。
技术介绍
人类对能源安全及环境恶化的担忧,使可再生能源的充分利用成为全球共识。以太阳能、风能为代表的新能源并网发电已经成为新型电力系统不可阻挡的发展趋势。电网发生断路故障或其他电压降落情况时,在新能源并网容量较小时,是利用直接切除新能源发电设备,但随着新能源装机容量所占电网比重较大时,切除新能源发电设备或造成电网的功率波动等事故,所以需要在电网发生断路或电压暂降故障时,能够保证新能源设备持续运行,减小对电网的冲击,研究新能源的低电压穿越技术就显得尤为重要。在光伏并网发电系统中,若并网点电压发生三相对称暂降,会引起逆变器直流侧电容电压升高逆变器过流两大问题,目前解决方法和控制策略只是降低电容电压变化幅度,限制逆变器输出电流大小,仍存在以下几个问题:无法精准控制直流升压变换器DC/DC的占空比;无法快速实现光伏输出功率和逆变器输出功率平衡;对光伏发电并网系统低电压故障穿越时整体性和联动性较差。专利技术专利内容本专利技术专利针对上述存在的问题,提供一种基于功率前馈模式的占空比控制方法,在并网点电压降低时,实现光伏电池输出功率和逆变器输出功率的功率平衡,减小逆变器直流侧电容电压的波动大小,限制逆变器输出电流,并发出无功功率支撑并网点电压。本专利技术专利为实现上述目的,采取以下技术方案予以实现:计算设备获得采集的电压信号,发送到逆变器控制装置信号接收器,依据电压暂降检测信息,若并网点电压暂降,逆变器立即启动功率前馈模式。电压暂降信息的获得是采用并网点电压在同步旋转坐标系下的d轴电压,来计算出电压暂降幅度。结合光伏并网发电低电压穿越标准和实际环境状况,先计算出无功电流参考值。再通过逆变器最大电流过载值和无功电流参考值计算出理论上的有功电流参考值。对比跌落前的闭环电流,选取较小的有功电流参考值可获得符合实际工况的有功电流参考值。计算并网点电压暂降后的运行参考功率,根据获取并网点电压跌落后的同步旋转坐标系下的d轴电压值利用暂降后的d轴电压值和有功参考电流值的乘积可获得参考有功功率值。由逆变器控制系统计算出并网点电压跌落后的有功功率参考值,传输到DC/DC变换器,提供计算精准占空比参考功率。利用光伏电池电压与功率输出特性,根据参考有功功率值、光照强度、环境温度和光伏阵列基本参数,求出在参考功率下光伏电池输出电压值。通过计算出的光伏电池输出电压值和直流侧电容电压参考值相比,可获得DC/DC变换器占空比。本专利技术专利相对于现有技术具有如下有益效果:精准控制DC/DC变换器占空比,将直流电压电压波动降到最低;可实际应用于任何环境工况下的光伏并网发电系统低电压穿越;将限流和发出无功功率及电容电压波动问题一致性控制,有利于光伏并网控制的稳定。附图说明图1为本专利技术的实施例两级式光伏并网发电系统的结构示意图。图2为基于功率前馈的占空比控制的原理结构图。图3为功率前馈模式装置信号传输路径。具体实施方式以下结合附图对本专利技术专利的实施例作详细描述:如图1所示,搭建光伏并网发电模型,光伏并网系统在正常工况下,采用d轴电网电压矢量定向和双PI控制策略,电压外环电流内环的控制方法,保证逆变器直流侧电容电压稳定,利用DC/DC变换器的占空比D来控制光伏电池最大输出功率,实现最大功率追踪。如图2所示,功率前馈模式的实现原理框图。在光伏系统并网运行时,若网侧发生故障引起并网点电压发生三相对称性暂降,此时会引起光伏电池输出功率与逆变器输出功率发生功率不平衡而引起直流侧电容电压骤升,从而影响电容寿命。对于此问题提出在故障发生时将光伏系统的最大追踪功率运行模式切换为功率前馈模式。基于功率前馈的占空比控制具体实施过程如下:第一步:计算设备获得采集的电压信号,发送到逆变器控制装置信号接收器,计算出电压暂降幅度,再结合光伏并网发电低电压穿越标准和实际环境状况,计算出无功参考电流和有功参考电流。首先检测电压暂降信息,依据电压暂降幅度和无功发出要求,确定无功参考电流Iqref:其中,ΔU为电压跌落大小;Ut为跌落后电压幅值;Ut-T跌落前一个周期的电压;UN为交流侧电压额定值;IN为交流侧电流额定值。依据Iqref和实际工况的要求,可得有功参考电流:其中,Imax为逆变器所能承受的最大电流值;Imppt为最大功率追踪下电流参考值,即跌落前的电流参考值。第二步:计算并网点电压暂降后的运行参考功率,其步骤包括:并网控制策略采用d轴电网电压矢量定向控制策略,将采集到的三相电压信号转换成同步旋转dq轴,可获得d轴电压值。利用暂降后的d轴电压值和有功参考电流的乘积可获得参考有功功率值。计算有功功率参考值Pref为:第三步计算获取占空比的方式,步骤包括:利用光伏电池电压与功率输出特性,根据参考有功功率值、光照强度和环境温度,求出在参考功率下光伏电池输出电压值。通过计算出的光伏电池输出电压值和逆变器直流侧电容电压参考值相比,可获得DC/DC变换器占空比。再依据光伏电池的功率与电压变化曲线找出较大的参考功率运行电压点:f(Pref,Ir,T)=Vpv-ref其中,Ir为当前光照强度;T当前环境温度;Vpv-ref为光伏电池出口电压。依据直流侧参考电压于光伏工作电压之间的关系,可以确定DC/DC占空比D:D=1-Vpv-ref/Vdc-ref其中,Vdc-ref为逆变器直流侧参考电压。如图3所示,功率前馈模式信号传输和计算实现占空比控制过程。基于图2和以上功率前馈模式的原理分析,进一步说明具体化的占空比控制实施过程。由电压信号采集装置对并网点电压进行实时采集,将采集到的电压信号传输至逆变器装置,逆变器通过对电压信号检测和计算,可以实时检测并网点电压的跌落幅度,将电压的暂降信息传输与逆变器并网控制系统,计算出有功功率参考值,立即传输至DC/DC变换器装置,再根据环境数据测量装置实时提供的环境数据,计算出可实现功率平衡的精准占空比,来控制DC/DC变换器开关。惟以上所述者,仅为本专利技术专利之较佳实施例而已,当不能以此限定本实用专利技术专利之范围,即但凡依本专利技术专利权利要求及专利技术说明书所记载的内容所作出简单的等效变化与修饰,皆仍属本专利技术专利权利要求所涵盖范围之内。此外,摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件搜寻之用,并非用来限制本专利技术专利之权利范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于功率前馈模式占空比控制方法,应用于两级式光伏发电并网系统的低电压穿越工况。其特征在于,利用一种控制模式来精准调节DC/DC变换器占空比,实现低电压穿越,所述方法包括:计算设备获得采集的电压信号,发送到逆变器控制装置信号接收器,依据电压暂降检测信息,若并网点电压暂降,逆变器立即启动功率前馈模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率前馈模式占空比控制方法,应用于两级式光伏发电并网系统的低电压穿越工况。其特征在于,利用一种控制模式来精准调节DC/DC变换器占空比,实现低电压穿越,所述方法包括:计算设备获得采集的电压信号,发送到逆变器控制装置信号接收器,依据电压暂降检测信息,若并网点电压暂降,逆变器立即启动功率前馈模式。2.根据权利1要求方法所述,其特征在于,电压暂降信息的获得是采用并网点电压在同步旋转坐标系下的d轴电压,来计算出电压暂降幅度。3.一种基于功率前馈模式的占空比控制方法,其特征在于逆变器装置有功参考电流值的选取,其步骤包括:结合光伏并网发电低电压穿越标准和实际环境状况,先计算出无功电流参考值。再通过逆变器最大电流过载值和无功电流参考值计算出理论上的有功电流参考值。对比跌落前的闭环电流,选取较小的有功电流参考值可获得符合实际工况...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄迅张慧媛沈钰
申请(专利权)人:华北电力大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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