光伏并网与电能质量治理统一控制方法技术

本发明专利技术涉及一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法，包括如下步骤：光伏阵列分析，对电路模型进行简化处理，通过检测电路和控制电力电子器件的投入，生成相关补偿信号以实现对电网的补偿；电网无功、谐波电流的检测，并将检测的指令信号与并网电流指令信号合成；在电流检测完成的基础上，其各相检测值作为补偿电流的指令值，与直流电压环输出并网电流的有功分量合成，作为调节器输出电流指令；通过扰动观察法改变DC/DC变换器中功率开关管的占空来调整、控制光伏电池工作在最大功率点，实现最大功率跟踪控制，通过DC/DC变换器将直流电压上升，上升后的直流电压为并网逆变器提供电能，并网逆变器采用电流控制方式，以电流源方式向电网注入功率。

【技术实现步骤摘要】
光伏并网与电能质量治理统一控制方法
本专利技术属于光伏并网发电系统控制
，涉及一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法。
技术介绍
光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，将光能转化成电能。太阳能光伏电源系统是利用以光生伏打效应原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。光伏并网发电系统通过光伏数组将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，共同承担供电任务。光伏并网系统主要由光伏电池板、DC/DC变换器以及DC/AC逆变器构成。其中，DC/DC变换器负责将太阳能电池组件的宽范围直流输出电压变换为并网逆变器所需要的稳定的直流母线电压，并实现最大功率点跟踪；DC/AC逆变器负责将光伏电池发出的电能以交流电的形式送入电网，供负载使用。光伏并网系统由于投切的随机性和波动出力的方式，对电力系统电能质量的影响包括频率偏差、电压偏差、波形畸变、电压波动和闪变、二相不平衡、长时间电压中断、电压暂降与短时间中断、暂时和瞬时过电压等。主要体现在：谐波问题，一是光伏并网系统通过逆变器控制输出电流的幅值、频率和相位并跟踪并网点电压以实现并网过程中会产生大量谐波，二是由于电力系统中大量非线性负载的使用，导致电网特别是远离负荷中心的电网末梢电能质量下降；对电压的影响，光伏并网系统出力具有典型的不确定性、间歇性等特点，影响电网稳态电压分布，同时也可能使得电网电压畸变，产生电压波动，另外供电系统短路故障等原因也有可能造成电压暂降等问题。配电网中除了投切电容电抗器外，很少有其他动态无功调节设备，通过对光伏并网逆变器输出端电压幅值及相位的调节可补偿畸变电压、改善电压质量。配电网是整个电力传输的重要组成部分，其从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，配电网是与用户关系最密切的部分，是向用户提供优质电力的直接保证。随着人们对于新能源发电的关注，大量发电系统接入配电网。光伏并网发电系统运行中会向配电网注入谐波和直流分量，对配电网的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害与影响不断增加，造成配电网质量问题日益突出。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供光伏并网与电能质量治理统一控制方法，提高光伏并网系统的利用率，改善电力系统的电能质量，满足供电的可靠性，效率高且灵活。为了实现以上目的，本专利技术提出了一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法，包括如下步骤：(1)光伏阵列分析，对电路模型进行简化处理，通过检测电路和控制电力电子器件的投入，生成相关补偿信号以实现对电网的补偿；(2)电网无功、谐波电流的检测，并将检测的指令信号与并网电流指令信号合成；(3)在电流检测完成的基础上，其各相检测值作为补偿电流的指令值，与直流电压环输出并网电流的有功分量合成，作为调节器输出电流指令；(4)通过扰动观察法改变DC/DC变换器中功率开关管的占空来调整、控制光伏电池工作在最大功率点，实现最大功率跟踪控制，通过DC/DC变换器将直流电压上升，上升后的直流电压为并网逆变器提供电能，并网逆变器采用电流控制方式，以电流源方式向电网注入功率；(5)通过采样实际的直流母线电压与给定电压比较，两者之差经调节器后得到调节信号，该调节信号和MPPT模块计算得出的光伏阵列有功电流指令一起叠加到有功电流的直流分量上；(6)经指令合成运算后，在指令信号中包含基波有功、无功和谐波电流；(7)指令信号由滞环比较控制器调节后，控制主电路按照指令信号产生无差电流注入电网，输出光伏阵列有功能量，调节直流侧电压至给定值，补偿无功和谐波电流；(8)通过检测负载交流母线上的无功、谐波分量，并将其经过检测提取换算为补偿电流指令，再通过与最大功率检测跟踪MPPT得出变器所要输出的有功电流指令相合成，得到最终并网电流指令，经电流内环调节实现统一控制。进一步的，步骤(1)中光伏阵列分析中采用光伏电池的I-V特性曲线方程：再进一步的，步骤(4)中在原有的光伏电池输出电压上增加一个扰动，通过实时采样光伏电池的输出电压和输出电流，计算出瞬时功率，然后与上一次采样得到的功率进行比较，根据瞬时功率增减变化情况，动态地改变DC/DC变换器的占空比来调节光伏电池工作电压，使其向着最大功率点的方向移动。本专利技术的技术效果在于：提高光伏并网系统的利用率，改善电力系统的电能质量，满足供电的可靠性，效率高且灵活。附图说明图1为光伏电池的等效电路。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法，包括如下步骤：(1)光伏阵列分析，对电路模型进行简化处理，通过检测电路和控制电力电子器件的投入，生成相关补偿信号以实现对电网的补偿；(2)电网无功、谐波电流的检测，并将检测的指令信号与并网电流指令信号合成；(3)在电流检测完成的基础上，其各相检测值作为补偿电流的指令值，与直流电压环输出并网电流的有功分量合成，作为调节器输出电流指令；(4)通过扰动观察法改变DC/DC变换器中功率开关管的占空来调整、控制光伏电池工作在最大功率点，实现最大功率跟踪控制，通过DC/DC变换器将直流电压上升，上升后的直流电压为并网逆变器提供电能，并网逆变器采用电流控制方式，以电流源方式向电网注入功率；(5)通过采样实际的直流母线电压与给定电压比较，两者之差经调节器后得到调节信号，该调节信号和MPPT模块计算得出的光伏阵列有功电流指令一起叠加到有功电流的直流分量上；(6)经指令合成运算后，在指令信号中包含基波有功、无功和谐波电流；(7)指令信号由滞环比较控制器调节后，控制主电路按照指令信号产生无差电流注入电网，输出光伏阵列有功能量，调节直流侧电压至给定值，补偿无功和谐波电流；(8)通过检测负载交流母线上的无功、谐波分量，并将其经过检测提取换算为补偿电流指令，再通过与最大功率检测跟踪MPPT得出变器所要输出的有功电流指令相合成，得到最终并网电流指令，经电流内环调节实现统一控制。进一步的，步骤(1)中光伏阵列分析中采用光伏电池的I-V特性曲线方程：再进一步的，步骤(4)中在原有的光伏电池输出电压上增加一个扰动，通过实时采样光伏电池的输出电压和输出电流，计算出瞬时功率，然后与上一次采样得到的功率进行比较，根据瞬时功率增减变化情况，动态地改变DC/DC变换器的占空比来调节光伏电池工作电压，使其向着最大功率点的方向移动。由于配网中一直存在的谐波和无功及其对电网运行的不利影响，针对传统配网电能质量治理的原理和方法，在对比光伏并网控制结构和原理的相似之处后，本专利技术提出通过采样电网的负载电流，检测其谐波成分和无功缺额，通过电压外环和电流内环控制控制，加入了MPPT最大功率跟踪和直流侧稳压PI调节，实现了光伏并网发电同时充当电能质量调节器的可行性，先对光伏阵列分析：根据电子学，光伏电池的等效电路，如图1所示。根据附图，忽略电容C，可以得到光伏电池的I-V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)光伏阵列分析，对电路模型进行简化处理，通过检测电路和控制电力电子器件的投入，生成相关补偿信号以实现对电网的补偿；(2)电网无功、谐波电流的检测，并将检测的指令信号与并网电流指令信号合成；(3)在电流检测完成的基础上，其各相检测值作为补偿电流的指令值，与直流电压环输出并网电流的有功分量合成，作为调节器输出电流指令；(4)通过扰动观察法改变DC/DC变换器中功率开关管的占空来调整、控制光伏电池工作在最大功率点，实现最大功率跟踪控制，通过DC/DC变换器将直流电压上升，上升后的直流电压为并网逆变器提供电能，并网逆变器采用电流控制方式，以电流源方式向电网注入功率；(5)通过采样实际的直流母线电压与给定电压比较，两者之差经调节器后得到调节信号，该调节信号和MPPT模块计算得出的光伏阵列有功电流指令一起叠加到有功电流的直流分量上；(6)经指令合成运算后，在指令信号中包含基波有功、无功和谐波电流；(7)指令信号由滞环比较控制器调节后，控制主电路按照指令信号产生无差电流注入电网，输出光伏阵列有功能量，调节直流侧电压至给定值，补偿无功和谐波电流；(8)通过检测负载交流母线上的无功、谐波分量，并将其经过检测提取换算为补偿电流指令，再通过与最大功率检测跟踪MPPT得出变器所要输出的有功电流指令相合成，得到最终并网电流指令，经电流内环调节实现统一控制。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网与电能质量治理统一控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)光伏阵列分析，对电路模型进行简化处理，通过检测电路和控制电力电子器件的投入，生成相关补偿信号以实现对电网的补偿；(2)电网无功、谐波电流的检测，并将检测的指令信号与并网电流指令信号合成；(3)在电流检测完成的基础上，其各相检测值作为补偿电流的指令值，与直流电压环输出并网电流的有功分量合成，作为调节器输出电流指令；(4)通过扰动观察法改变DC/DC变换器中功率开关管的占空来调整、控制光伏电池工作在最大功率点，实现最大功率跟踪控制，通过DC/DC变换器将直流电压上升，上升后的直流电压为并网逆变器提供电能，并网逆变器采用电流控制方式，以电流源方式向电网注入功率；(5)通过采样实际的直流母线电压与给定电压比较，两者之差经调节器后得到调节信号，该调节信号和MPPT模块计算得出的光伏阵列有功电流指令一起叠加到有功电流的直流分量上；(6)经指令合成运算后，在指令信号中包...

【专利技术属性】
技术研发人员：周前进，王德林，
申请(专利权)人：安徽华网电力设计有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34