一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，用于两级式并网发电系统，包括以下步骤：1）前级Boost变换器的控制：所述前级Boost变换器采用双闭环的控制方式；2）后级并网逆变器的控制：所述后级并网逆变器采用功频下垂控制模拟RSG一次调频的控制方式。本发明专利技术能够实现保证系统在电源侧或者负荷侧发生波动的情况下，系统仍然保持正常运行。

A control method of photovoltaic grid connected power generation system based on power droop

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法
本专利技术属于光伏并网发电系统的控制方法，具体涉及两级式并网发电系统的控制方法，采用基于功率下垂的控制方法。
技术介绍
经典的两级式并网发电系统中，包括前级Boost和后级并网逆变器，其控制方式一致，进而使得系统在运行中，电源侧或者负荷侧容易发生波动，影响系统的运行。电源侧比如:光照强度和温度都会影响输入功率的波动；负荷侧比如：重负荷的投切会产生较大的功率波动等。现有技术，一般光伏并网发电系统只按照最大功率发电，不参与系统的频率响应事件；进而在不增加外设的情况下，无法实现并网逆变器参与电网调频，同时，外界的扰动，导致系统运行缓慢。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，保证系统在电源侧或者负荷侧发生波动的情况下，系统仍然保持正常运行，以及直流母线电压的稳定，本专利技术提供一种前级和后级分别采用不同方式控制的基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法。为了实现上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，用于两级式并网发电系统，包括以下步骤：1)前级Boost变换器的控制：所述前级Boost变换器采用双闭环的控制方式；2)后级并网逆变器的控制：所述后级并网逆变器采用功频下垂控制模拟RSG一次调频的控制方式。进一步地，所述步骤1)前级Boost变换器的控制具体为：所述前级Boost采用电压电流双闭环的控制方式。通过这样电压电流双闭环的控制方式，能够维持直流母线电压稳定，以便于向系统注入恒定功率，实现并网发电系统的恒定输出；进而能够使得整个输出稳定，不易在电源侧和负荷侧发生波动。进一步地，所述电压电流双闭环的控制方式具体为：采用直流电压外环、电流内环的双闭环控制方式。这种控制方式，实现直流电压外环负责维持直流母线电压恒定和输出光伏组件电流指令，电流内环用来加快系统响应速度且限制光伏组件输出电流。进一步地，所述电流内环带宽是所述直流电压外环宽带的5-10倍。通过比较宽的电流内环，进一步地，所述后级并网逆变器控制中，当不考虑无功功率的影响时，采用电流内环控制后级并网逆变器。通过不考虑无功功率的控制外环，而只考虑无功的电流内环，简化了控制结构，同时提高了控制效率。正常的逆变器或者同步机包括有功和无功两个控制回路。由于不考虑无功功率的影响，只采用电流内环进行控制。而对于有功控制回路，采用有功频率控制，响应电网的频率动态。进一步地，所述步骤2)后级并网逆变器的控制具体为：对于逆变器的有功部分，先利用频率下垂控制模拟RSG一次调频过程的控制方式进行控制，然后将其输出的输出功率叠加到有功给定功率上，形成后级并网逆变器有功功率的输出。通过这样的控制，响应系统有功功率的输出，功率控制环的输出又作为电感电流内环的给定，使得电流内环加速系统响应速度，加快控制速度。进一步地，所述步骤2)后级并网逆变器的控制具体通过公式(1)进行控制：公式(1)中，Pω为响应干扰的功率变化量，Dp为频率下垂控制系数，ω0为系统的额定角频率，ωg为电网实际的角频率。通过这一公式，能够看出，后及并网逆变器的控制，只需要依靠响应干扰的功率变化量以及电网实际的角频率进行控制调节，调整参数少，控制速度快。进一步地，所述步骤2)后级并网逆变器控制中，还包括对于并网逆变器输出电流的限流。限流，能够保证逆变器的安全运行。进一步地，所述限流后还包括输出电流的控制，所述输出电流的控制依据公式(2)进行：其中：Kp为功率环的比例系数，Ki为功率环的积分系数，P0为后级并网逆变器设定功率，Pe为实时检测的电磁功率。具体地，注入系统的有功电流Id由系统的设定功率P0和与电网频率的耦合Pω等两部分组成，克服传统输出功率恒定的限制，光伏系统的输出功率是变动的。与电网的频率耦合起来，响应电网频率的动态，主动承担源荷不平衡的责任。本专利技术的有益效果如下：本专利技术中，前级Boost变换器采用直流母线电压外环、光伏电流内环的控制策略，光伏组件和前级Boost变换器在稳态可以近似为一个的直流源；为了响应电网动态调频过程，后级并网逆变器采用功频外环、电感电流内环的控制策略，来保证系统在干扰的作用下稳定运行。实现在不增加外设的情况下，光伏并网发电系统也能实现参与电网调频的功能。本专利技术中，为了保证系统在电源侧或者负荷侧发生波动的情况下，系统仍然保持正常运行，只能通过后级并网逆变器进行动态响应，抑制外界的扰动。后级并网逆变器与RSG对应，采用功频下垂控制模拟RSG的一次调频过程。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制原理图；图2为本专利技术提供的实施例1中的单相简化电路原理图；图3为本专利技术提供的实施例1中的向量图；图4为本专利技术提供的前级Boost变换器控制原理图；图5为本专利技术提供的后级并网逆变器控制原理图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。本专利技术中，一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，用于两级式并网发电系统，包括以下步骤：1)前级Boost变换器的控制：所述前级Boost变换器采用双闭环的控制方式；具体为：所述前级Boost采用电压电流双闭环的控制方式。通过这样电压电流双闭环的控制方式，能够维持直流母线电压稳定，以便于向系统注入恒定功率，实现并网发电系统的恒定输出。所述电压电流双闭环的控制方式具体为：采用直流电压外环、电流内环的双闭环控制方式。这种控制方式，实现直流电压外环负责维持直流母线电压恒定和输出光伏组件电流指令，电流内环用来加快系统响应速度且限制光伏组件输出电流。所述电流内环带宽是所述直流电压外环宽带的5-10倍，即电流内环的带宽远远大于直流电压外环的带宽。因为时间尺度不同，所以采样周期不一样。然后控制器带宽最大就是奈奎斯特频率，但是工程经验一般也就是1/5-1/10。进一步地，所述后级并网逆变器控制中，当不考虑无功功率的影响时，采用电流内环控制后级并网逆变器。对于正常的逆变器或者同步机，包括有功和无功两个控制回路。由于不考虑无功功率的影响，只采用电流内环进行控制。而对于有功控制回路，采用有功频率控制，响应电网的频率动态。2)后级并网逆变器的控制：所述后级并网逆变器采用工频下垂控制模拟RSG一次调频的控制方式。具体为：对于逆变器的有功部分，先利用频率下垂控制模拟RSG一次调频过程的控制方式进行控制，然后将其输出的输出功率叠加到有功给定功率上，形成后级并网逆变器有功功率的输出。通过这样的控制，响应系统有功功率的输出，功率控制环的输出又作为电感电流内环的给定，使得电流内环加速系统响应速度，加快控制速度。进一步地，所述步骤2)后级并网逆变器的控制具体通过公式(1)进行控制：公式(1)中，Pω为响应干扰的功率变化量，Dp为频率下垂控制系数，ω0为系统的额定角频率，ωg为电网实际的角频率。通过这一公式，能够看出，后及并网逆变器的控制，只需要依靠响应干扰的功率变化量以及电网实际的角频率进行控制调节，调整参数少，控制速度快。进一步地，所述步骤2)后级并网逆变器控制中，还包括限流，所述限流具体为限制什么的电流或者什么为多少。限流，能够保证逆变器的安全运行。进一步地，所述限流后还包括输出电流的控制，所述输出电流的控制依据公式(2)进行：其中：Kp为功率环的比例系数，Ki本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，用于两级式并网发电系统，其特征在于，包括以下步骤：1)前级Boost变换器的控制：所述前级Boost变换器采用双闭环的控制方式；2)后级并网逆变器的控制：所述后级并网逆变器采用功频下垂控制模拟RSG一次调频的控制方式。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，用于两级式并网发电系统，其特征在于，包括以下步骤：1)前级Boost变换器的控制：所述前级Boost变换器采用双闭环的控制方式；2)后级并网逆变器的控制：所述后级并网逆变器采用功频下垂控制模拟RSG一次调频的控制方式。2.根据权利要求1所述的一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，其特征在于，所述步骤1)前级Boost变换器的控制具体为：所述前级Boost采用电压电流双闭环的控制方式。3.根据权利要求2所述的一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，其特征在于，所述电压电流双闭环的控制方式具体为：采用直流电压外环、电流内环的双闭环控制方式。4.根据权利要求3所述的一种基于功率下垂的光伏并网发电系统的控制方法，其特征在于，所述电流内环带宽是所述直流电压外环宽带的5-10倍。5.根据权利要求1所述的一种基于功率下垂的光伏并网发电系统，其特征在于，所述后级并网逆变器控制中，当不考虑无功功率的影响时，采用电流内环控制后级并网逆变器。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娥，吴永斌，郝鹏飞，罗鑫涛，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61