一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统及方法，包括网侧变流器的统一电流调制控制子系统与光伏侧升压斩波电路的降功率控制子系统。网侧变流器的统一电流调制控制策略根据控制变量优先级确立控制变量限制顺序，通过选定特定的辅助参数，产生不同模式下网侧变流器输出参考电流指令值。光伏侧升压斩波电路的发送功率的限制策略利用快速计算修改单元与微调矫正单元共同组成故障期间升压斩波电路占空比调制单元，快速修改单元保证了控制的响应速度，微调矫正单元保证了控制的准确性。网测变流器控制策略与光伏侧升压斩波电路控制策略搭配组成协同控制系统，在一定的电流限制范围内最大化并网光伏系统能力。

A Compatible Dual-mode Control System and Method for Grid-connected Photovoltaic System

The invention discloses a compatible dual-mode control system and method for grid-connected photovoltaic system, including a unified current modulation control subsystem of grid-side converter and a power reduction control subsystem of photovoltaic side boost chopper circuit. Unified current modulation control strategy of grid-side converter establishes the order of control variable restriction according to the priority of control variable. By selecting specific auxiliary parameters, the output reference current instruction values of grid-side converter under different modes are generated. The transmission power limitation strategy of the photovoltaic side boost chopper circuit uses the fast calculation modification unit and the fine-tuning correction unit to constitute the duty cycle modulation unit of the boost chopper circuit during the fault period. The fast modification unit ensures the response speed of the control, and the fine-tuning correction unit ensures the accuracy of the control. The coordinated control system is composed of grid-based converter control strategy and photovoltaic side step-up chopper control strategy, which maximizes the grid-connected photovoltaic system capability within a certain current limitation.

【技术实现步骤摘要】
一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统及方法
本专利技术涉及并网光伏发电系统设备
，尤其涉及一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统及方法。
技术介绍
光伏发电是一种重要的可再生能源技术，根据涉及安装目标常被分为并网光伏发电系统与离网光伏发电系统。离网光伏发电系统被设计以替代或补充常规供电电源，并网光伏发电系统则将发出电力馈入电网。并网光伏系统一般有光伏阵列、逆变器以及计量系统组成。在光照富集的偏远地区，成片光伏阵列通过发电场内线路集中直接接入输电线路经过线路传输送入负荷中心。在构建新型能源体系的框架下，风能、太阳能等新能源将逐渐占据电网发电主导地位。并网光伏发电系统由于内部的直流源特性，相较于风电受制于故障瞬间的电磁与机电暂态的短板，对于电压暂降事件的耐受能力也相较更强。因此对于并网光伏系统的要求不仅限制于低电压穿越能力的提升，发电系统本身的辅助服务能力最大化也应计入考量。实际运行期间，根据并网光伏发电系统的安装位置与服务目标的不同，并网光伏系统选取的无功补偿目标存在差异，一种定制的兼容双运行模式的控制系统能够为电网运行提供不同层面的辅助服务方法。若要采用一种控制系统而同时兼顾并网光伏系统的低电压穿越能力与辅助服务能力，则必定采用一套统一的电流调制框架。一般地，灵活电流控制策略作为一种常用的电流调制策略，通过引入辅助参数精准控制输出正负序比例，在特殊的辅助参数条件下可以实现直流母线二次频的消除，然而由于外部电网条件的差异，该控制策略无法通过指定特定的辅助参数实现负序补偿的精准控制。而引入基于比例谐振控制的负序补偿控制器则可以最大化并网光伏系统的负序补偿能力，然而该控制系统模式单一，且对于不同情景下的控制变量没有对应的电流限制，带来潜在的过电流问题，因此该控制策略控制效果不佳、且不能兼容于光伏系统中的两种模式。
技术实现思路
本专利技术的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统及方法，能够通过统一的电流调制框架，结合灵活电流控制策略与负序补偿控制器的优点，提出对控制策略中各控制参数设置统一电流限制架构下的限制顺序与限制式，解决了并网光伏系统低电压穿越的控制问题，在兼容多种可能运行模式的架构下最大化并网光伏系统辅助服务能力。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统，所述包括：网侧变流器的统一电流调制控制子系统与光伏侧升压斩波电路的降功率控制子系统；所述系统的各个子系统用于通过以下步骤进行网侧变流器电流的实时限流控制：网侧变流器的统一电流调制控制子系统根据直流母线纹波最小化模式与负序补偿模式的控制变量优先级的要求确定第一模式与第二模式的多级电流限制变量，并协调所述多级电流限制变量的控制顺序；光伏侧升压斩波电路的发送功率限制子系统根据两种模式的第一级电流限制变量下调光伏侧发送功率，稳定两种模式下的直流母线电压，协同网侧变流器的统一电流调制控制子系统实现对网侧变流器电流的实时限流控制；网侧变流器的统一电流调制控制子系统通过选取特定的辅助参数，并基于修正后的电压值与所述多级限制变量求出两种模式下电流参考值，以实现对网侧变流器电流的实时限流控制。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述第一模式为光伏系统的直流母线纹波最小化模式；所述第二模式为光伏系统的负序补偿模式。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述网侧变流器的统一电流调制控制子系统还包括负序补偿器，所述负序补偿器用于对所述负序补偿模式进行静电压值的负序补偿。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述负序补偿模式的多级限制变量按照第一级限制变量有功功率、第二级限制变量负序控制变量、第三级限制变量无功功率的顺序设置限制顺序优先级；所述限制顺序为前一级限制变量归零时，进入下一级限制变量的限制。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述负序补偿模式的第一级限制变量有功功率计算式为：当所述第一级限制变量有功功率被置于0时，第二级限制变量负序控制变量计算式为：当所述第二级限制变量负序控制变量被置于0时，第三级限制变量无功功率计算式为：其中，Q*为原始无功功率指令值，U+为正序电压，U–为负序电压，δ为正负序相角差，Ilim为设定的网侧变流器电流限制值，m为整数，N为负序补偿控制器输出的负序控制变量。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述第一模式的多级限制变量按照第一级限制变量有功功率、第二级限制变量无功功率的顺序设置限制顺序优先级，所述限制顺序为前一级限制变量归零时，进入下一级限制变量的限制。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述第一模式下的第一级限制变量有功功率计算式为：当所述第一级限制变量有功功率被置于0时，第一模式下的第二级限制变量无功功率计算式为：其中，Q*为原始无功功率指令值，U+为正序电压，U–为负序电压，δ为正负序相角差，Ilim为设定的网侧变流器电流限制值，m为整数。优选的，所述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统中，所述光伏侧升压斩波电路的降功率控制子系统包括快速计算修改单元与微调矫正单元，其中，所述快速计算修改单元用于实现光伏阵列端电压的快速上调或下调，以实时控制阵列功率；所述微调矫正单元用于辅助所述快速计算修改单元进行阵列功率的实时限制。一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制方法，使用上述用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统进行用于并网光伏系统的实时电流控制综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术至少具有以下有益效果：通过设置同一控制框架实现两种控制方式的平缓转换，此外设置负序补偿器使系统在容量容许范围内实现正序/负序并网点电压的近似无差补偿，并在容量有限情况下设置有序的控制分量限制，并在所有情况下避免并网逆变器过电流事件的发生；解决了并网光伏系统低电压穿越的控制问题，在兼容多种可能运行模式的架构下最大化并网光伏系统辅助服务能力。附图说明图1为本专利技术示例性实施例的网侧变流器的统一电流调制控制系统的示意图；图2为本专利技术示例性实施例的负序补偿控制示意图；图3为本专利技术示例性实施例的光伏侧升压斩波电路的降功率控制系统的示意图；图4为本专利技术示例性实施例的光伏侧端电压-发送功率关系的示意图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。图1示出了根据本专利技术示例性实施例的网侧变流器的统一电流调制控制子系统。该实施例的统一电流调制控制子系统主要包括：控制变量产生单元、控制变量限制单元与统一参考电流调制框架。并且网侧变流器的统一电流调制控制子系统会根据第一模式(直流母线纹波最小化模式)的控制变量优先级及相应的控制变量公式确定多级限制变量；并根据第二模式(负序补偿模式)的控制变量优先级及相应的控制变量公式确定多级限制变量。其中控制变量产生单元中原始有功功率与无功功率指令值P*，Q*通过直流母线电压参考值与直流母线电压实际值Udc作差输入PI控制器得到；无功功率指令值Q*通过正序电压参考值U+*与测量点正序电压U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统，其特征在于，所述包括：网侧变流器的统一电流调制控制子系统与光伏侧升压斩波电路的降功率控制子系统；所述系统的各个子系统用于通过以下步骤进行网侧变流器电流的实时限流控制：网侧变流器的统一电流调制控制子系统根据直流母线纹波最小化模式与负序补偿模式的控制变量优先级的要求确定第一模式与第二模式的多级电流限制变量，并协调所述多级电流限制变量的控制顺序；光伏侧升压斩波电路的发送功率限制子系统根据两种模式的第一级电流限制变量下调光伏侧发送功率，稳定两种模式下的直流母线电压，协同网侧变流器的统一电流调制控制子系统实现对网侧变流器电流的实时限流控制；网侧变流器的统一电流调制控制子系统通过选取特定的辅助参数，并基于修正后的电压值与所述多级限制变量求出两种模式下电流参考值，以实现对网侧变流器电流的实时限流控制。

【技术特征摘要】
1.一种用于并网光伏系统的兼容双模式的控制系统，其特征在于，所述包括：网侧变流器的统一电流调制控制子系统与光伏侧升压斩波电路的降功率控制子系统；所述系统的各个子系统用于通过以下步骤进行网侧变流器电流的实时限流控制：网侧变流器的统一电流调制控制子系统根据直流母线纹波最小化模式与负序补偿模式的控制变量优先级的要求确定第一模式与第二模式的多级电流限制变量，并协调所述多级电流限制变量的控制顺序；光伏侧升压斩波电路的发送功率限制子系统根据两种模式的第一级电流限制变量下调光伏侧发送功率，稳定两种模式下的直流母线电压，协同网侧变流器的统一电流调制控制子系统实现对网侧变流器电流的实时限流控制；网侧变流器的统一电流调制控制子系统通过选取特定的辅助参数，并基于修正后的电压值与所述多级限制变量求出两种模式下电流参考值，以实现对网侧变流器电流的实时限流控制。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一模式为光伏系统的直流母线纹波最小化模式；所述第二模式为光伏系统的负序补偿模式。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述网侧变流器的统一电流调制控制子系统还包括负序补偿器，所述负序补偿器用于对所述负序补偿模式进行静电压值的负序补偿。4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述负序补偿模式的多级限制变量按照第一级限制变量有功功率、第二级限制变量负序控制变量、第三级限制变量无功功率的顺序设置限制顺序优先级；所述限制顺序为前一级限制变量归零时，进入下一级限制变量的限制。5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑子萱，肖先勇，汪颖，高瑞林，李长松，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51