光伏并网控制装置、系统、方法和控制器制造方法及图纸

本公开提供了一种光伏并网控制装置、系统、方法和控制器，涉及电力电子领域。该装置包括：控制器、以及依次级联的电压变换器、逆变器和低通滤波器，其中，电压变换器的输入端被配置为接入光伏设备；低通滤波器的输出端被配置为接入电网，其中，低通滤波器的滤波电容被配置为与非关键负载并联；以及控制器被配置为控制逆变器的开关驱动信号，以调节非关键负载的功率，使得低通滤波器输出的并网有功功率跟踪并网有功功率参考值。本公开可以大范围调节非关键负载功率，以消纳光伏发电的功率波动，另外，不同于电压稳定为目标，本公开的控制目标是光伏并网功率的相对恒定，更适用于发电并网应用，从源头抑制光伏功率波动的影响。从源头抑制光伏功率波动的影响。从源头抑制光伏功率波动的影响。

【技术实现步骤摘要】
光伏并网控制装置、系统、方法和控制器


[0001]本公开涉及电力电子领域，尤其涉及一种光伏并网控制装置、系统、方法和控制器。

技术介绍

[0002]随着分布式光伏发电的大规模推广，光伏发电由于存在间歇性、随机性以及波动性等缺点，对电网的功率和频率稳定等造成了严峻的考验。相关技术中，将电力弹簧应用于电力系统，既可以实现电压和频率调节、系统功率因数校正、抑制谐波等，来改善电能质量，也可以减少功率不平衡、减少储能需求、缓解电网三相不平衡和增强电力系统弹性等诸多目标。
[0003]电力弹簧可广泛分布于电网中的任意节点，只要存在宽电压范围的非关键负载，电力弹簧均可与之串联组成智能负载，用以保证关键负载电压的稳定。
[0004]但相关技术中，电力弹簧直接与非关键负载串联，其补偿能力或范围有限，纯无功补偿模式下抑制过电压效果差。并且，现有电力弹簧的控制目标是并网点电压稳定，无法适应光伏发电并网功率的调节。

技术实现思路

[0005]本公开要解决的一个技术问题是，提供一种光伏并网控制装置、系统、方法和控制器，能够使得整个拓扑的并网有功功率相对恒定。
[0006]根据本公开一方面，提出一种光伏并网控制装置，包括：控制器、以及依次级联的电压变换器、逆变器和低通滤波器，其中，电压变换器的输入端被配置为接入光伏设备；低通滤波器的输出端被配置为接入电网，其中，低通滤波器的滤波电容被配置为与非关键负载并联；以及控制器被配置为控制逆变器的开关驱动信号，以调节非关键负载的功率，使得低通滤波器输出的并网有功功率跟踪并网有功功率参考值。
[0007]在一些实施例中，控制器被配置为根据并网有功功率参考值P
g_ref
、低通滤波器的输出端的第一电压信号v
g
和第一电流信号i
g
、逆变器的直流母线侧的第二电压信号V
bus
和电压参考值V
bus_ref
、以及低通滤波器中的电感器值L
t
，控制逆变器的开关驱动信号。
[0008]在一些实施例中，控制器被配置为：根据并网有功功率参考值P
g_ref
、第一电压信号v
g
、第一电流信号i
g
、第二电压信号V
bus
、电压参考值V
bus_ref
、以及低通滤波器中的电感器值L
t
，得到αβ坐标系下的电压分量；根据第一电压信号v
g
和前馈函数G
ff(s)
，得到电网电压前馈分量v
f
；以及根据αβ坐标系下的电压分量和电网电压前馈分量v
f
，得到开关驱动信号。
[0009]在一些实施例中，控制器被配置为：根据第一电压信号v
g
和第一电流信号i
g
，得到dq坐标系下的第一电流分量I
d
和第二电流分量I
q
；根据第二电压信号V
bus
、电压参考值V
bus_ref
以及并网有功功率参考值P
g_ref
，得到dq坐标系下的第一参考电压值V
d_ref
和第二参考电压值V
q_ref
；根据第一电流分量I
d
、第二电流分量I
q
、第一参考电压值V
d_ref
和第二参考电压值V
q_ref
，以及低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的第一电压分量V
d
和第二电压
分量V
q
；根据第一电压分量V
d
和第二电压分量V
q
，得到αβ坐标系下的α电压分量v
α
和β电压分量v
β
。
[0010]在一些实施例中，控制器被配置为：将第一电压信号v
g
输入至锁相环，得到并网电压幅值V
g
、相位θ和基波频率ω；基于β电压分量v
β
、第一电压信号v
g
，得到αβ坐标系下的β电流分量i
g_β
；以及根据第一电流信号i
g
、相位θ以及β电流分量i
g_β
，得到dq坐标系下的第一电流分量I
d
和第二电流分量I
q
。
[0011]在一些实施例中，控制器被配置为：将第一电压信号v
g
输入至锁相环，得到并网电压幅值V
g
、相位θ和基波频率ω；以及根据第一电流信号i
g
、相位θ，得到dq坐标系下的第一电流分量I
d
和第二电流分量I
q
。
[0012]在一些实施例中，控制器被配置为：将电压参考值V
bus_ref
与第二电压信号V
bus
的差值进行比例积分PI控制，并经过限幅和保持器，得到dq坐标系下的第二参考电流I
q_ref
；将第二参考电流I
q_ref
与第二电流分量I
q
的差值进行PI控制，经过限幅后，得到第二参考电压值V
q_ref
；将并网有功功率参考值P
g_ref
除以并网电压幅值V
g
，再经过限幅和保持器，得到dq坐标系下的第一参考电流I
d_ref
；将第一参考电流I
d_ref
与第一电流分量I
d
的差值进行PI控制，经过限幅后，得到第一参考电压值V
d_ref
。
[0013]在一些实施例中，控制器被配置为：根据第一电流分量I
d
和低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的电感器对应的第一电压值V
dt
；将第二参考电压值V
q_ref
与第一电压值V
dt
进行差值运算，得到第二电压分量V
q
；根据第二电流分量I
q
和低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的电感器对应的第二电压值V
qt
；将第一参考电压值V
d_ref
与第二电压值V
qt
进行加和运算，得到第一电压分量V
d
。
[0014]在一些实施例中，低通滤波器为LCL型低通滤波器；逆变器为单相逆变器或三相逆变器；或电压变换器为Boost变换器。
[0015]根据本公开的另一方面，还提出一种光伏并网控制系统，包括：上述的光伏并网控制装置；以及光伏设备。
[0016]根据本公开的另一方面，还提出一种如上述的光伏并网控制装置的控制方法，包括：获取低通滤波器的输出端的第一电压信号v
g...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网控制装置，包括：控制器、以及依次级联的电压变换器、逆变器和低通滤波器，其中，所述电压变换器的输入端被配置为接入光伏设备；所述低通滤波器的输出端被配置为接入电网，其中，所述低通滤波器的滤波电容被配置为与非关键负载并联；以及所述控制器被配置为控制所述逆变器的开关驱动信号，以调节所述非关键负载的功率，使得所述低通滤波器输出的并网有功功率跟踪并网有功功率参考值P
g_ref
。2.根据权利要求1所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：根据并网有功功率参考值P
g_ref
、所述低通滤波器的输出端的第一电压信号v
g
和第一电流信号i
g
、所述逆变器的直流母线侧的第二电压信号V
bus
和电压参考值V
bus_ref
、以及所述低通滤波器中的电感器值L
t
，控制所述逆变器的开关驱动信号。3.根据权利要求2所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：根据所述并网有功功率参考值P
g_ref
、所述第一电压信号v
g
、所述第一电流信号i
g
、所述第二电压信号V
bus
、所述电压参考值V
bus_ref
、以及所述低通滤波器中的电感器值L
t
，得到αβ坐标系下的电压分量；根据所述第一电压信号v
g
和前馈函数G
ff(s)
，得到电网电压前馈分量v
f
；以及根据所述αβ坐标系下的电压分量和所述电网电压前馈分量v
f
，得到所述开关驱动信号。4.根据权利要求3所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：根据所述第一电压信号v
g
和所述第一电流信号i
g
，得到dq坐标系下的第一电流分量I
d
和第二电流分量I
q
；根据所述第二电压信号V
bus
、所述电压参考值V
bus_ref
以及所述并网有功功率参考值P
g_ref
，得到dq坐标系下的第一参考电压值V
d_ref
和第二参考电压值V
q_ref
；根据所述第一电流分量I
d
、所述第二电流分量I
q
、所述第一参考电压值V
d_ref
和所述第二参考电压值V
q_ref
，以及所述低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的第一电压分量V
d
和第二电压分量V
q
；以及根据所述第一电压分量V
d
和所述第二电压分量V
q
，得到αβ坐标系下的α电压分量v
α
和β电压分量v
β
。5.根据权利要求4所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：将所述第一电压信号v
g
输入至锁相环，得到并网电压幅值V
g
、相位θ和基波频率ω；基于所述β电压分量v
β
、所述第一电压信号v
g
，得到αβ坐标系下的β电流分量i
g_β
；以及根据所述第一电流信号i
g
、所述相位θ以及所述β电流分量i
g_β
，得到dq坐标系下的所述第一电流分量I
d
和所述第二电流分量I
q
。6.根据权利要求4所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：将所述第一电压信号v
g
输入至锁相环，得到并网电压幅值V
g
、相位θ和基波频率ω；以及根据所述第一电流信号i
g
和所述相位θ，得到dq坐标系下的所述第一电流分量I
d
和所述第二电流分量I
q
。7.根据权利要求4所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：将所述电压参考值V
bus_ref
与所述第二电压信号V
bus
的差值进行比例积分PI控制，并经过限幅和保持器，得到dq坐标系下的第二参考电流I
q_ref
；
将所述第二参考电流I
q_ref
与所述第二电流分量I
q
的差值进行PI控制，经过限幅后，得到所述第二参考电压值V
q_ref
；将所述并网有功功率参考值P
g_ref
除以并网电压幅值V
g
，再经过限幅和保持器，得到dq坐标系下的第一参考电流I
d_ref
；以及将所述第一参考电流I
d_ref
与所述第一电流分量I
d
的差值进行PI控制，经过限幅后，得到所述第一参考电压值V
d_ref
。8.根据权利要求4所述的光伏并网控制装置，其中，所述控制器被配置为：根据所述第一电流分量I
d
和所述低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的电感器对应的第一电压值V
dt
；将所述第二参考电压值V
q_ref
与所述第一电压值V
dt
进行差值运算，得到所述第二电压分量V
q
；根据所述第二电流分量I
q
和所述低通滤波器中的电感器值L
t
，得到dq坐标系下的电感器对应的第二电压值V
qt
；以及将所述第一参考电压值V
d_ref
与所述第二电压值V
qt
进行加和运算，得到所述第一电压分量V
d
。9.根据权利要求1至8任一所述的光伏并网控制装置，其中，所述低通滤波器为LCL型低通滤波器；所述逆变器为单相逆变器或三相逆变器；或所述电压变换器为Boost变换器。10.一种光伏并网控制系统，包括：权利要求1至9任一所述的光伏并网控制装置；以及光伏设备。11.一种如权利要求1所述的光伏并网控制装置的控制方法，包括：获取低通滤波器的输出端的第一电压信号v
g
和第一电流信号i
g
，以及逆变器的直流母线侧的第二电压信号V
bus
；根据所述第一电压信号v
g
、第一电流信号i...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁昌海，刘刚，唐明东，黄强，
申请(专利权)人：数据天地创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：