附加阻尼控制的光伏并网系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种附加阻尼控制的光伏并网控制系统及控制方法，控制系统包括依次连接的光伏板、升压电路、逆变器、输出电路、三相电网，还包括最大功率点跟踪控制电路、并网逆变器阻尼控制模块，并网逆变器阻尼控制模块接收并网系统侧的角频率偏差，输出信号通过SPWM驱动电路控制连接逆变器。本发明专利技术的控制系统结构简单，能够有效协调各电子器件对电网带来的新的扰动，保证系统安全稳定；本发明专利技术的控制方法既保证了光伏并网系统的稳定运行，又提高了交流系统的阻尼水平，增强了交流系统动态稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
附加阻尼控制的光伏并网系统及控制方法


[0001]本专利技术属于光伏发电并网领域，涉及一种光伏并网逆变器，具体地说是一种附加阻尼控制的光伏并网系统，本专利技术还提供了一种附加阻尼控制的光伏并网系统的控制方法。

技术介绍

[0002]随着能源的不断消耗，新能源的探索不断加强，尤其是电能，已由原来传统的煤炭发电发展为煤炭发电、风力发电、光伏发电等多种方式并存的模式。其中以光伏发电为代表的能源发电所利用的是自然界存在的绿色能源，因而近年来备受推崇。由于我国目前的电力系统已经成熟，因此光伏发电系统输出的电能想要并入现有的电网，需要设计并网系统对光伏发电系统输出的电能进行处理后再并入电力系统中，以保证并网后电力系统的稳定。
[0003]目前光伏发电通过并网系统将光伏电池板产生的直流电进行处理，最终形成与电网同步的三项交流电输入电网中。而并网系统中使用大量电力电子器件，繁杂的电子器件相互协调控制为电网带来新的扰动因素及安全稳定问题。因此，需要设计可靠的并网系统，以保证电力系统的稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的，是要提供一种附加阻尼控制的光伏并网系统，以实现光伏并网系统稳定运行的同时，提高交流系统的阻尼水平。
[0005]本专利技术的另一目的是，提供一种附加阻尼控制的光伏并网系统的控制方法，该方法能够增强交流系统的稳定特性。
[0006]本专利技术为实现上述目的，所采用的技术方案如下：
[0007]一种附加阻尼控制的光伏并网控制系统，包括光伏板、升压电路、用于控制光伏板发电工作处于最大功率点处的最大功率点跟踪控制电路、逆变器、输出电路，所述光伏板的输出信号依次通过升压电路、逆变器、输出电路连接至三相电网，所述最大功率点跟踪控制电路的输入端连接光伏板的输出端，其输出端控制连接逆变器，其特征在于，它还包括并网逆变器阻尼控制模块，所述并网逆变器阻尼控制模块包括FPD控制器、解耦电容、PI控制器、电流内环控制器，以及SPWM驱动电路，所述解耦电容并接于逆变器的输入端，FPD控制器的信号输入端接收并网系统侧的角频率偏差，输出电流内环无功电流补偿值至电流内环控制器，同时输出逆变器直流电压补偿值至PI控制器；所述PI控制器的输入端还输入逆变器直流电压实际值和逆变器直流电压参考值，PI控制器的输出信号传送至电流内环控制器；并网系统交流侧电压、电流均作为电流内环有功、无功解耦输送至电流内环控制器；电流内环控制器的输出信号通过SPWM驱动电路控制连接逆变器。
[0008]作为对本专利技术的限定：所述升压电路包括串接的升压电感和储能电容，所述储能电容并接于光伏板输出信号的两端，储能电容连接光伏板正极输出端的一端串接升压电
感。
[0009]作为对本专利技术的进一步限定：所述最大功率点跟踪控制电路包括太阳能控制器、第七调制解调器、第七开关管，所述太阳能控制器的信号输入端连接光伏板的负极输出，其输出端通过第七调制解调器连接第七开关管的发射集，第七开关管的集电极连接升压电感未连接储能电容的一端。
[0010]作为对本专利技术的更进一步限定：所述解耦电容与二极管的串联电路并接于升压电路的两端，其中解耦电容的一端连接二极管的阴极，二极管的阳极连接升压电路的正极输出端，解耦电容的另一端连接升压电路的负极输出端，所述解耦电容的端输出直流侧电压实际值；
[0011]所述输出电路包括逆变侧电感、网侧电感，逆变器的输出端依次串接逆变侧电感、网侧电感连接三相电网。
[0012]本专利技术还提供了一种控制方法，用于对上述的附加阻尼控制的光伏并网系统进行控制，该方法以并网系统侧的角频率偏差作为FPD控制器的输入，分别得到逆变器直流电压补偿值、电流内环无功电流补偿值；然后将逆变器直流电压补偿值、逆变器直流电压实际值和逆变器直流压参考值作为外环输入至PI控制器，PI控制器输出用来维持直流侧电压恒定的电流内环指令值，同时，PI控制器辨识并将并网系统交流侧电压、电流作为电流内环控制器有功、无功解耦控制输入值；最后，逆变器在附加PDK控制方式下触发SPWM驱动电路进行阻尼调整与并网控制。
[0013]作为对上述方法的限定：所述逆变器直流电压参考值由以下公式求得：
[0014]U
dcref
＝U
m
(1
‑
0.00288
△
T)
·
ln(e+0.5
△
s)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0015]其中，S为光照强度，Um为光伏最大功率输出对应的电压值，
△
T为温度差，
△
s为光照差。
[0016]作为对上述方法的进一步限定：所述PI控制器输出的用来维持直流侧电压恒定的电流内环指令值包括d轴参考电流I
dref
、d轴参考电压U
dref
，Q轴参考电流I
qref
、Q轴参考电压U
qref
，其中d轴参考电流I
dref
通过以下公式求得：
[0017]I
dref
＝kp1(U
dcref
‑
U
dc
+
△
p)+ki1·
y1ꢀꢀꢀ
(2)；
[0018]d轴参考电压U
dref
通过以下公式求得：
[0019]U
dref
＝kp2(I
dref
‑
I
d
)+ki2·
y2‑
ωL I
Q
+U
d
ꢀꢀꢀ
(3)
[0020]式(2)、(3)中U
dc
为逆变器直流电压实际值，p1为d轴比例系数，
△
p为逆变器直流电压补偿值，k为增益，i1为d轴积分系数，I
d
为并网系统交流侧输出电流，IQ为并网系统交流侧d轴电流，U
d
为并网系统交流侧输出电压，i2为q轴积分系数，y1、y2为变量，所述y1、y2变量满足以下公式：
[0021][0022]Q轴参考电流I
qref
通过以下公式求得：
[0023]I
qref
＝kp3(Q
ref
‑
Q+
△
Q)+ki3·
y3ꢀꢀꢀ
(5)；
[0024]Q轴参考电压U
qref
通过以下公式求得：
[0025]U
qref
＝kp4(I
qref
‑
I
q
)+ki4·
y4‑
ωL I
d
+U
Q
ꢀꢀꢀ
(6)
[0026]式(5)、(6)中Q
ref
为无功参考值，Q为无功输出值，
△
Q电流内环无功电流补偿值，i3为内环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种附加阻尼控制的光伏并网系统，包括光伏板、升压电路、用于控制光伏板发电工作处于最大功率点处的最大功率点跟踪控制电路、逆变器、输出电路，所述光伏板的输出信号依次通过升压电路、逆变器、输出电路连接至三相电网，所述最大功率点跟踪控制电路的输入端连接光伏板的输出端，其输出端控制连接逆变器，其特征在于，它还包括并网逆变器阻尼控制模块，所述并网逆变器阻尼控制模块包括FPD控制器、解耦电容、PI控制器、电流内环控制器，以及SPWM驱动电路，所述解耦电容并接于逆变器的输入端，FPD控制器的信号输入端接收并网系统侧的角频率偏差，输出电流内环无功电流补偿值至电流内环控制器，同时输出逆变器直流电压补偿值至PI控制器；所述PI控制器的输入端还输入逆变器直流电压实际值和逆变器直流电压参考值，PI控制器的输出信号传送至电流内环控制器；并网系统交流侧电压、电流均作为电流内环有功、无功解耦输送至电流内环控制器；电流内环控制器的输出信号通过SPWM驱动电路控制连接逆变器。2.根据权利要求1所述的附加阻尼控制的光伏并网系统，其特征在于，所述升压电路包括串接的升压电感和储能电容，所述储能电容并接于光伏板输出信号的两端，储能电容连接光伏板正极输出端的一端串接升压电感。3.根据权利要求2所述的附加阻尼控制的光伏并网系统，其特征在于，所述最大功率点跟踪控制电路包括太阳能控制器、第七调制解调器、第七开关管，所述太阳能控制器的信号输入端连接光伏板的负极输出，其输出端通过第七调制解调器连接第七开关管的发射集，第七开关管的集电极连接升压电感未连接储能电容的一端。4.根据权利要求3所述的附加阻尼控制的光伏并网系统，其特征在于，所述解耦电容与二极管的串联电路并接于升压电路的两端，其中解耦电容的一端连接二极管的阴极，二极管的阳极连接升压电路的正极输出端，解耦电容的另一端连接升压电路的负极输出端，所述解耦电容的电源端输出直流侧电压实际值；所述输出电路包括逆变侧电感、网侧电感，逆变器的输出端依次串接逆变侧电感、网侧电感连接三相电网。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的附加阻尼控制的光伏并网系统的一种控制方法，其特征在于，以并网系统侧的角频率偏差作为FPD控制器的输入，分别得到逆变器直流电压补偿值、电流内环无功电流补偿值；然后将逆变器直流电压补偿值、逆变器直流电压实际值和逆变器直流压参考值作为外环输入至PI控制器，PI控制器输出用来维持直流侧电压恒定的电流内环指令值，同时，PI控制器辨识并将并网系统交流侧电压、电流作为电流内环控制器有功、无功解耦控制输入值；最后，逆变器在附加PDK控制方式下触发SPWM驱动电路进行阻尼调整与并网控制。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器直流电压参考值由以下公式求得：U
dcref
＝U
m
(1
‑
0.00288
△
T)
·
ln(e+0.5
△
s)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，S为光照强度，Um为光伏最大功率输出对应的电压值，
△
T为温度差，
△
s为光照差。7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述PI控制器输出的用来维持直流侧电压恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘会强，张爱军，任思宇，邢华栋，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：发明
国别省市：