一种光伏发电系统和光伏发电系统的控制方法技术方案

一种光伏发电系统和光伏发电系统的控制方法，用于实现快速频率支撑。该光伏发电系统包括：直流转换器，用于连接光伏组件的输出并将光伏组件输出的直流电进行电压转换；逆变器，用于将直流转换器输出的直流电转换为交流电并输出给电网；第一控制器，用于根据直流转换器的直流电的第一电压、逆变器输出的有功功率以及电网的运行参数中的两个，生成第一驱动信号，并根据第一驱动信号控制逆变器的运行状态。态。态。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电系统和光伏发电系统的控制方法


[0001]本申请涉及光伏领域，尤其涉及一种光伏发电系统和光伏发电系统的控制方法。

技术介绍

[0002]随着构建以新能源为主体的新型电力系统的国家能源安全新战略逐步推进，风电、光伏等新能源发电系统在电网的角色将逐步从支撑电源转变为主力电源，对新能源设备的要求提出了更高要求。随着光伏装机容量在电网的渗透率快速提升，光伏设备对电网支撑能力将成为电力系统安全稳定的重要组成部分。然而，当前光伏建设项目中，光伏设备一般不具备电网频率和电压主动支撑能力，从而在一些高渗透率、大规模光伏通过长输电线路远距离外送的场景中，容易造成系统不稳定问题。同时，当电网发生低频或过频率事件，新能源电力系统可能脱网。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种光伏发电系统和光伏发电系统的控制方法，可以实现快速频率支撑。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种光伏发电系统，包括直流转换器、逆变器和逆变控制器。
[0005]其中，直流转换器用于连接光伏组件的输出将光伏组件输出的直流电进行电压转换；逆变器用于将直流转换器输出的直流电转换为交流电并输出给电网；第一控制器用于根据直流转换器输出的直流电的第一电压、逆变器输出的有功功率以及电网的运行参数中的两个，生成第一驱动信号，并根据第一驱动信号控制逆变器的运行状态。其中，第一电压为直流转换器输出的直流电的电压幅值，电网的运行参数包括无功电流、有功电流、无功功率、有功功率、电压幅值和电网频率中的一个或多个。
[0006]本申请实施例提供的光伏发电系统，当电网频率发生变化时，第一电压的幅值会发生变化，以及逆变器输出的有功功率也会造成电网频率的变化，即上述三个参数互相影响，因此，当第一控制器当检测到电网偏离其正常工作时的额定频率，可以利用上述三个参数中的任意两个生成相应的驱动信号并调整逆变器的运行状态，从而使逆变器输出的交流电可以实现频率支撑功能。
[0007]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第一电压差值和第一频率差值，生成第一有功功率控制信号；根据第一有功功率控制信号和电网的运行参数，生成第一驱动信号。其中，第一电压为直流转换器输出的直流电的电压幅值，电网的运行参数包括无功电流、有功电流、无功功率、有功功率、电压幅值和电网频率中的一个或多个。
[0008]采用上述光伏发电系统，可以根据第一电压和第一参考电压之间的第一电压差值执行逆变器输出的有功功率与直流电压之间的下垂控制，以及根据频率差值执行逆变器输出的有功功率与电网频率之间的下垂控制，并利用上述两个下垂控制策略共同决定用于实现频率支撑的有功功率值。
[0009]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第一有功功率控制信号和电网的运行参数生成第一调制波信号；根据第一调制波信号与第一载波信号，生成第一驱动信号，其中，第一载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。
[0010]采用上述光伏发电系统，通过用于控制逆变器输出功率的第一调制波信号对第一载波信号进行调整，得到用于控制逆变器中开关管的导通时序的第一驱动信号，从而调整逆变器输出的有功功率值。
[0011]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：利用第一电压差值与第一下垂系数得到第一功率值；第一下垂系数是根据直流转换器输出的直流电和逆变器输出的有功功率之间的对应关系确定；利用第一频率差值与第二下垂系数得到第二功率值；第二下垂系数是根据电网频率与逆变器输出的有功功率之间的对应关系确定的；根据第一功率值、第二功率值和第三功率值，生成第一有功功率控制信号。其中，第三功率值为电站管理系统下发的有功功率初始值，电站管理系统用于控制光伏发电系统的运行状态。
[0012]采用上述光伏发电系统，电网频率与逆变器输出的有功功率之间的对应关系以及直流转换器输出的直流电压与逆变器输出的有功功率之间的对应关系选择合适的下垂曲线，从而改善频率支撑效果。
[0013]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第一功率差值和第二频率差值，生成第一电压控制信号；根据第一电压控制信号和电网的运行参数，生成第一驱动信号。其中，第一功率差值为逆变器输出的有功功率与第一参考功率之间的差值，第二频率差值为电网频率与第二参考频率之间的差值，第一参考功率为电网正常运行时逆变器输出的额定有功功率值，第一参考频率为电网正常运行时的额定频率值。
[0014]采用上述光伏发电系统，可以根据第一功率差值执行逆变器输出的有功功率与直流侧电压之间的下垂控制，以及根据第二频率差值执行电网频率与直流侧电压之间的下垂控制，并利用上述两个下垂控制策略共同决定用于控制逆变器驱动信号的直流电压幅值，并通过控制逆变器的驱动信号，实现频率快速支撑。
[0015]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第一电压控制信号和电网的运行参数生成第二调制波信号；根据第二调制波信号与第二载波信号，生成第一驱动信号，其中，第二载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。
[0016]采用上述光伏发电系统，通过用于控制逆变器输出功率的第二调制波信号对第二载波信号进行调整，得到用于控制逆变器中开关管的导通时序的第一驱动信号，从而调整逆变器的输出参数。
[0017]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于利用第一功率差值与第三下垂系数得到第一直流电压值；第三下垂系数是根据直流转换器输出的有功功率与直流转换器输出的直流电之间的对应关系确定的；利用第二频率差值与第四下垂系数得到第二直流电压值；第四下垂系数是根据电网频率与直流转换器输出的直流电之间的对应关系确定的；根据第一直流电压值、第二直流电压值和第三直流电压值，生成第一电压控制信号，其中，第三直流电压值为电站管理系统下发的直流电压初始值，电站管理系统用于控制光伏发电系统的运行状态。
[0018]采用上述光伏发电系统，电网频率与直流转换器输出的第一电压之间的对应关系以及逆变器输出的有功功率与直流转换器输出的第一电压之间的对应关系选择合适的下
垂曲线，从而改善频率支撑效果。
[0019]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第二功率差值和第二电压差值，生成第一频率控制信号；根据第一频率控制信号和电网的运行参数，生成第一驱动信号。其中，第二功率差值为逆变器输出的有功功率与第二参考功率之间的差值，第二电压差值为第一电压与第二参考电压之间的差值，第二参考功率为电网正常运行时逆变器输出的额定有功功率值，第二参考电压为电网正常运行时直流转换器输出的额定电压值。
[0020]采用上述光伏发电系统，可以根据第二功率差值执行电网频率与逆变器输出的有功功率之间的下垂控制，以及根据第二电压差值执行电网频率与直流转换器输出的第一电压之间的下垂控制，并利用上述两个下垂控制策略共同决定逆变器输出的频率，并通过调整逆变器输出的频率实现频率支撑效果。
[0021]在一种可能的设计中，第一控制器具体用于：根据第一频率控制信号和电网的运行参数生成第三调制波信号；根据第三调制波信号与第三载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：直流转换器，用于连接光伏组件的输出并将所述光伏组件输出的直流电进行电压转换；逆变器，用于将所述直流转换器输出的直流电转换为交流电并输出给电网；第一控制器，用于根据所述直流转换器输出的直流电的第一电压、所述逆变器输出的有功功率以及所述电网的运行参数中的两个，生成第一驱动信号，并根据所述第一驱动信号控制所述逆变器的运行状态，其中，所述第一电压为所述直流转换器输出的直流电的电压幅值，所述电网的运行参数包括无功电流、有功电流、无功功率、有功功率、电压幅值和电网频率中的一个或多个。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据第一电压差值和第一频率差值，生成第一有功功率控制信号，其中，所述第一电压差值为所述第一电压与第一参考电压之间的差值，所述第一频率差值为所述电网频率与第一参考频率之间的差值，所述第一参考电压为所述电网正常运行时所述直流转换器输出的额定电压值，所述第一参考频率为所述电网正常运行时的额定频率值；根据所述第一有功功率控制信号和所述电网的运行参数，生成所述第一驱动信号。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据所述第一有功功率控制信号和所述电网的运行参数生成第一调制波信号；根据所述第一调制波信号与第一载波信号，生成所述第一驱动信号，其中，所述第一载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：利用所述第一电压差值与第一下垂系数得到第一功率值；所述第一下垂系数是根据所述直流转换器输出的直流电和所述逆变器输出的有功功率之间的对应关系确定的；利用所述第一频率差值与第二下垂系数得到第二功率值；所述第二下垂系数是根据所述电网频率与所述逆变器输出的有功功率之间的对应关系确定的；根据所述第一功率值、所述第二功率值和第三功率值，生成所述第一有功功率控制信号，其中，所述第三功率值为电站管理系统下发的有功功率初始值，所述电站管理系统用于控制所述光伏发电系统的运行状态。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据第一功率差值和第二频率差值，生成第一电压控制信号，其中，第一功率差值为所述逆变器输出的有功功率与第一参考功率之间的差值，所述第二频率差值为所述电网频率与第二参考频率之间的差值，所述第一参考功率为所述电网正常运行时所述逆变器输出的额定有功功率值，所述第一参考频率为所述电网正常运行时的额定频率值；根据所述第一电压控制信号和所述电网的运行参数，生成所述第一驱动信号。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据所述第一电压控制信号和所述电网的运行参数生成第二调制波信号；根据所述第二调制波信号与第二载波信号，生成所述第一驱动信号，其中，所述第二载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：利用所述第一功率差值与第三下垂系数得到第一直流电压值；所述第三下垂系数是根
据所述直流转换器输出的有功功率与所述直流转换器输出的直流电之间的对应关系确定的；利用所述第二频率差值与所述第四下垂系数得到第二直流电压值；所述第四下垂系数是根据所述电网频率与所述直流转换器输出的直流电之间的对应关系确定的；根据所述第一直流电压值、所述第二直流电压值和第三直流电压值，生成所述第一电压控制信号，其中，所述第三直流电压值为电站管理系统下发的直流电压初始值，所述电站管理系统用于控制所述光伏发电系统的运行状态。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据第二功率差值和第二电压差值，生成第一频率控制信号，其中，所述第二功率差值为所述逆变器输出的有功功率与第二参考功率之间的差值，所述第二电压差值为所述第一电压与第二参考电压之间的差值，所述第二参考功率为所述电网正常运行时所述逆变器输出的额定有功功率值，所述第二参考电压为所述电网正常运行时所述直流转换器输出的额定电压值；根据所述第一频率控制信号和所述电网的运行参数，生成所述第一驱动信号。9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：根据所述第一频率控制信号和所述电网的运行参数生成第三调制波信号；根据所述第三调制波信号与第三载波信号，生成所述第一驱动信号，其中，所述第三载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。10.如权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述第一控制器具体用于：利用所述第二功率差值与第五下垂系数，生成第一频率值，所述第五下垂系数是根据所述逆变器输出的有功功率与所述电网频率之间的对应关系确定的；利用所述第二电压差值与第六下垂系数，生成第二频率值，所述第六下垂系数是根据所述直流转换器输出的直流电与所述电网频率之间的对应关系确定的；根据所述第一频率值、所述第二频率值和第三频率值，生成所述第一频率控制信号，其中，所述第三频率值为电站管理系统下发的初始频率值，所述电站管理系统用于控制所述光伏发电系统的运行状态。11.如权利要求1
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10任一项所述的系统，其特征在于，所述光伏发电系统还包括与所述直流转换器连接的第二控制器，用于：根据所述第一电压与第三电压差值，生成第二驱动信号，并根据所述第二驱动信号控制所述直流转换器输出的有功功率，其中，所述第三电压差值为第三参考电压与所述第一电压之间的差值，所述第三参考电压为所述电网正常运行时所述直流转换器输出的额定电压。12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第二控制器具体用于：确定所述直流转换器的工作模式，所述工作模式包括单向支撑模式和双向支撑模式；根据所述直流转换器的工作模式和所述直流转换器的运行参数生成所述第三参考电压，所述直流转换器的运行参数包括输入电流、输入电压和输入功率中的一个或多个；根据所述第三电压差值和第七下垂系数，得到第四功率值，所述第七下垂系数是根据所述直流转换器的输出电压和所述直流转换器输出的有功功率之间的对应关系确定的；根据所述第四功率值和最大功率值MPPE，确定所述第二有功功率控制信号；根据所述第二有功功率控制信号和所述直流转换器的输入参数，生成所述第二驱动信
号。13.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二控制器具体用于：根据所述第二有功功率控制信号与所述直流转换器的输入参数，生成第四调制波信号；根据所述第四调制波信号与第四载波信号，生成所述第二驱动信号，其中，所述第四载波信号为周期固定的正弦波信号或者脉冲信号。14.如权利要求12或13所述的系统，其特征在于，所述第二控制器还用于：根据所述直流转换器的运行参数，计算所述MPPE。15.如权利要求11
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14任一项所述的系统，其特征在于，所述直流控制器具体用于：根据所述直流转换器的工作模式确定附加预留功率值；根据所述直流转换器的运行参数和所述附加预留功率值，生成所述第三参考电压。16.一种光伏发电系统的控制方法，其特征在于，应用于光伏发电系统中，包括：监控电网的运行参数、直流转换器输出的直流电的第一电压和所述逆变器输出的有功功率；根据所述第一电压、所述逆变器输出的有功功率以及所述电网的运行参数中的两个，生成第一驱动信号，并根据所述第一驱动信号控制所述逆变器的运行状态，其中，所述第一电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张美清，董明轩，于心宇，辛凯，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：