一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法技术

本发明专利技术涉及一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，其技术特点在于：包括如下步骤：步骤1、独立滤波控制的第一控制状态：用户侧启用非线性负载时，负载侧传感器检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THD

A photovoltaic inverter control method to improve the power quality of distribution network

The invention relates to a photovoltaic inverter control method which can improve the power quality of distribution network. The technical features of the method are as follows: Step 1, the first control state of independent filter control: when the user side enables the nonlinear load, the load side sensor detects the voltage and current, and calculates the THD in real time through the instantaneous reactive power method

【技术实现步骤摘要】
一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法
本专利技术属于
，涉及有源配电网智能软开关电压控制方法，尤其是一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法。
技术介绍
随着光伏发电技术的不断发展，光伏发电的成本逐渐降低。新能源并网补贴政策不断完善进一步促进了整个行业的发展。目前分布式光伏发电已经走入千家万户，用户可以在自家屋顶安装一套太阳能发电系统，通过卖电获取收益。不过随着用户大量电力电子设备的使用，会导致大量的谐波注入，这样不仅降低了功率因数，当谐波畸变率超过限值时可能还要面临罚款。一般光伏并网逆变器安装有无源滤波装置，不过当用户大量使用非线性负载的时候，滤波效果难以达到要求，造成谐波进入电网污染电网。电网谐波会影响电气线路中的保护元件，继电器、自动系统装置的误操作，电气测量仪表不准确，甚至还会引起严重电力事故。电力谐波的危害体现在我们生活的方方面面，它影响电力输送系统、影响电力保护装置、影响家用电器，影响通讯设备，谐波对我们的生活造成了严重的影响。无源滤波器不能动态的补偿谐波电流，有源滤波器能够对大小和频率都变化的谐波进行补偿，但是价格昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，解决单台逆变器补偿谐波能力不足的技术问题，通过多台逆变器联动控制可以充分利用各个光伏并网逆变器的剩余容量，降低改善电能质量的成本，同时保证用户收益。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，包括第一控制状态和第二控制状态，其具体步骤如下：步骤1、独立滤波控制的第一控制状态：用户侧启用非线性负载时，负载侧传感器检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THDu和谐波电流，当负载侧THDu高于限值并且持续N个工频周期时，传感器向逆变器发送负载侧THDu和谐波电流信息，并根据光伏并网逆变器的剩余容量计算补偿电流，在保证光伏逆变器正常并网的情况下，滤除谐波；步骤2、多逆变器联动滤波控制的第二控制状态：当负载侧传感器检测THDu低于限值并持续N个工频周期时，逆变器停止第一控制状态，待储能模组充电完毕后，逆变器可以进入第二控制状态，多台逆变器联动补偿电网谐波，补偿系数随逆变器的加入与退出实时调整。而且，所述步骤1的具体方法为：负载侧传感器实时检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THDu用户侧启用非线性负载时，THDu上升；当负载侧THDu高于限值并且持续N个工频周期时，传感器向逆变器发送谐波电流和THDu，同时向太阳能控制器传递THDu并停止储能模组充电，逆变器验证THDu是否高于限值，超限则进入第一控制状态，逆变器计算剩余容量，并根据剩余容量在指令电流中加入负载谐波电流，滤除谐波。所述步骤2的具体方法为：当负载侧传感器检测THDu低于限值并持续N个工频周期后，分别向逆变器、太阳能控制器和TTU发送THDu信息；逆变器接收到THDu信息后，检验THDu是否超限，若未超限则停止第一控制状态；太阳能控制器接收到THDu信息后，太阳能控制器检测光伏板状态，当光伏板的可发电量大于并网功率时，对储能模组充电，当电池电压升到一定程度时，或者传感器向太阳能控制器传送THDu大于限值即逆变器进入第一控制状态时停止充电；充电完毕后，太阳能控制器向TTU传送控制信号，TTU同时接收到负载侧THDu信息和太阳能控制器指令后，TTU判断THDu，如果小于限值，则计算电网侧THDu，当电网侧THDu超限并持续N个工频周期时，TTU询问相应逆变器，逆变器进入第二控制状态，逆变器向TTU传送剩余容量，TTU数据采集与处理模块对配电网侧的数据进行采集，经过分析处理后，得到电网谐波电流和各个逆变器补偿系数，然后通过发送器传给对应的逆变器，随后多台逆变器联动补偿电网侧的谐波，当负载侧传感器检测到THDu超过限值并持续N个工频周期时，对应的逆变器退出第二控制状态，进入第一控制状态，拒绝TTU访问。而且，所述步骤1的THDu的计算公式为：Un为不大于某特定阶数H的所有谐波电压的有效值、U1为基波电压分量有效值，谐波电压可以通过瞬时无功功率ip-iq法求得；而且，所述步骤1的光伏并网逆变器的剩余容量可以根据逆变器的额定功率与并网功率求得：Pri＝(Pi-Pei)*95％上式中，Pri为第i台逆变器的剩余容量，Pi为第i台逆变器的额定功率，Pei为第i台逆变器的并网功率；并根据上式可得：Iri＝(Ii-Iei)*95％上式中，Ii为根据第i台逆变器的额定容量计算出来的允许通过的最大电流，Iei为第i台逆变器的并网电流，Iri为第i台逆变器的允许补偿电流。当负载侧THDu高于限值并且持续N个工频周期时，传感器向逆变器发送谐波电流Irefi，为防止补偿电流超限根据下式做截断电流处理：为在逆变器指令电流中加入的负载谐波补偿电流。而且，所述步骤2的各个逆变器补偿谐波电流的比例计算方法如下：电网的谐波功率为Ps，Pr总为工作于第二控制状态的逆变器的总剩余容量，Prj为工作于第二控制状态的第j台逆变器的剩余容量，当Pr总≥Ps时：当Pr总＜Ps时：由上式可得补偿比例为Kj，各个逆变器的补偿电流：Iref为电网侧谐波电流，Irj为每个进入第二控制状态的逆变器的最大允许补偿电流，为每台处于第二控制状态的逆变器的谐波补偿电流。当PVj+1接收到进入第二控制状态指令时，TTU控制器重新计算补偿比例Kj+1，整定完成后TTU控制器向所有逆变器发出新的补偿命令，j+1台同时按新整定的比例进行补偿。本专利技术的优点和有益效果：1、本专利技术优先满足用户侧需要，利用光伏并网逆变器的剩余容量优先补偿用户侧产生的谐波，保证用电器的安全使用；当用户侧储能模组充满后，判断电网侧的电压谐波畸变率，根据不同逆变器的剩余容量分配比例因子，从而治理电网的电能质量，具有巨大的社会效益。当夜晚光伏板不工作时，逆变器由储能模组供电，逆变器依旧可以工作在第一和第二工作状态。贴近用户的传感器网络，采集的数据更加准确，TTU实时监测配电变压器的运行工况，并能将采集的信息传送到主站和各个光伏并网逆变器，提供配电系统运行控制及管理所需的数据。TTU除具有数据采集与控制功能外，还具有强大的通信功能，TTU对上应能与配电子站或主站进行通信，将终端采集的实时信息上报，同时接收子站/主站下达的各种控制命令，对下可与附近传感器和逆变器等智能设备进行通信，无论通信方式、通信协议、通信接口都可以满足配网自动化系统的要求。有效的通信和传感器分布保证了用户的用电质量，并且充分利用多台逆变器网络补偿电网谐波，社会效益显著，未来发展前景广阔。2、本专利技术对逆变器的控制需要一个关键参数的检测，谐波电流和谐波电压是计算补偿电流和THDu的基础，谐波电流和谐波电压采用瞬时无功功率ip-iq法求得。本专利技术不需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，其特征在于：包括第一控制状态和第二控制状态，其具体步骤如下：/n步骤1、独立滤波控制的第一控制状态：用户侧启用非线性负载时，负载侧传感器检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THD

【技术特征摘要】
1.一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，其特征在于：包括第一控制状态和第二控制状态，其具体步骤如下：
步骤1、独立滤波控制的第一控制状态：用户侧启用非线性负载时，负载侧传感器检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THDu和谐波电流，当负载侧THDu高于限值并且持续N个工频周期时，传感器向逆变器发送负载侧THDu和谐波电流信息，并根据光伏并网逆变器的剩余容量计算补偿电流，在保证光伏逆变器正常并网的情况下，滤除谐波；
步骤2、多逆变器联动滤波控制的第二控制状态：当负载侧传感器检测THDu低于限值并持续N个工频周期时，逆变器停止第一控制状态，待储能模组充电完毕后，逆变器可以进入第二控制状态，多台逆变器联动补偿电网谐波，补偿系数随逆变器的加入与退出实时调整。


2.根据权利要求1所述的一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，其特征在于：所述步骤1的具体方法为：
负载侧传感器实时检测电压电流，通过瞬时无功功率方法实时计算THDu用户侧启用非线性负载时，THDu上升；当负载侧THDu高于限值并且持续N个工频周期时，传感器向逆变器发送谐波电流和THDu，同时向太阳能控制器传递THDu并停止储能模组充电，逆变器验证THDu是否高于限值，超限则进入第一控制状态，逆变器计算剩余容量，并根据剩余容量在指令电流中加入负载谐波电流，滤除谐波。


3.根据权利要求1所述的一种能改善配电网电能质量的光伏逆变控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体方法为：当负载侧传感器检测THDu低于限值并持续N个工频周期后，分别向逆变器、太阳能控制器和TTU发送THDu信息；
逆变器接收到THDu信息后，检验THDu是否超限，若未超限则停止第一控制状态；
太阳能控制器接收到THDu信息后，太阳能控制器检测光伏板状态，当光伏板的可发电量大于并网功率时，对储能模组充电，当电池电压升到一定程度时，或者传感器向太阳能控制器传送THDu大于限值即逆变器进入第一控制状态时停止充电；充电完毕后，太阳能控制器向TTU传送控制信号，TTU同时接收到负载侧THDu信息和太阳能控制器指令后，TTU判断THDu，如果小于限值，则计算电网侧THDu，当电网侧THDu超限并持续N个工频周期时，TTU询问相应逆变器，逆变器进入第二控制状态，逆变器向TTU传送剩余容量，TTU数据采集与处理模块对配电网侧的数据进行采集，经过分析处理后，得到电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宗强，赵长伟，霍现旭，杨得博，赵风松，张慧颖，李庆镭，刘伟，李练兵，孙腾达，何桂欣，王旭东，崇志强，郭悦，丁一，柴涛，牛晓娜，李家骥，杨扬，孙广志，刘宇行，刘扬，杨喆，冯玮，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12