负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法及系统，基于逆变器参考输出电压相角经坐标变换得到逆变器三相调制波，然后转换为PWM占空比信号，实现直流侧电压与频率双下垂控制；根据输出电压确定光伏逆变器的工作模态，当光伏逆变器的工作稳态值FlagStb<0，根据CountStb进行光伏阵列模态转换；根据光伏逆变器的工作状态确定光伏电流的控制指令值，计算得到光伏端口电流控制指令值；根据光伏端口电流控制指令值和光伏端口电流得到光伏逆变器前级DC/DC变换器的占空比，实现无储能光伏逆变器在负载功率波动时的功率快速跟踪控制。提高光伏逆变器对新型电力系统的主动支撑能力，提升新能源发电的渗透水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法及系统


[0001]本专利技术属于新能源发电及变流器控制
，具体涉及一种负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法及系统。

技术介绍

[0002]在新能源发电技术中，光伏发电由于能源分布广泛，易于利用，因而备受关注。然而，光伏发电对于电网、储能和能量管理系统的高度依赖严重限制了其发展。光伏逆变器在太阳能的利用中十分重要，光伏阵列将太阳能转换为电能，逆变器控制其输出来满足负载要求，因此，对光伏阵列和变流器的合理控制可以更好地利用太阳能。
[0003]为了提高光伏阵列太阳能的利用率，变流器都以光伏阵列在特定环境下输出最大功率为目标来进行控制，但在孤岛微网中，这与源荷功率相匹配的原则相悖，同时为了使光伏逆变器主动支撑交流母线的电压和频率，最大功率跟踪应当被更加灵活的有功功率控制方法所取代。有功功率控制可以通过控制变流器来使得光伏输出功率与负载需求相匹配，不需要工作在最大功率点而是以跟踪负载功率需求来调节光伏的输出功率。
[0004]然而，尽管PI调节器可以跟踪在孤岛运行模式下光伏逆变器的功率点，但因为需要功率环和内环进行跟踪，它的响应速度会很慢，并且需要一个外部电源回路来跟踪工作点。因此，在负载功率波动时，需要一种更为方便、迅速的控制方式来跟踪光伏逆变器的功率。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法及系统，用于解决光伏逆变器在直流侧没有储能时无法实现源
‑
网双侧功率适配的技术问题。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，包括以下步骤：
[0008]S1、利用电压电流双闭环控制得到d、q轴下的调制波M
d
、M
q
，基于逆变器参考输出电压相角θ经坐标变换得到逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
，然后转换为PWM占空比信号，实现直流侧电压与频率双下垂控制；
[0009]S2、根据步骤S1得到的光伏逆变器的输出功率p
pv_ref
以及光伏阵列的输出电压u
pv
确定光伏逆变器的工作模态，若K
mpp
<0，继续判断FlagMpp及FlagStb的值；若K
mpp
≥0，读入当前光伏功率指令值p
pv_ref
并判断FlagMpp及FlagStb的值；
[0010]S3、当步骤S2得到的光伏逆变器的工作稳态值FlagStb<0，根据CountStb进行光伏阵列模态转换；
[0011]S4、根据步骤S3得到的光伏逆变器的工作状态确定光伏电流的控制指令值，计算得到光伏端口电流控制指令值i
pv_ref
；根据光伏端口电流控制指令值i
pv_ref
和光伏端口电流i
pv
得到光伏逆变器前级DC/DC变换器的占空比，实现无储能光伏逆变器在负载功率波动时
的功率跟踪控制。
[0012]具体的，步骤S1具体为：
[0013]S101、确定逆变器直流侧电压参考值U0，下垂系数k
d
，虚拟惯量J，同步角频率w
ref
，逆变器直流侧电容C0，计算得到光伏阵列对逆变器的输入功率和逆变器直流侧电压之间关系系数G
u
和逆变器直流侧电压与输出频率之间的关系系数G
w
；
[0014]S102、获取逆变器直流侧电压参考值U0和采样逆变器直流侧电压u0，将u0与U0作差，利用光伏阵列对逆变器的输入功率和逆变器直流侧电压之间的关系系数G
u
和逆变器直流侧电压与输出频率之间的关系系数G
w
，计算得到光伏阵列输出功率指令值p
pv_ref
与逆变器参考输出电压相角θ；
[0015]S103、采样逆变器端口输出电压u
abc
，输出电流i
abc
，经过坐标变换分别得到d、q轴的电压u
d
、u
q
以及电流i
d
、i
q
，再计算得到逆变器实时输出无功功率Q；
[0016]S104、根据无功功率Q、下垂系数k
d
、逆变器交流母线额定电压幅值U以及虚拟阻抗环节计算得到逆变器d、q轴输出参考电压u
d_ref
、u
q_ref
；
[0017]S105、得到逆变器d、q轴参考输出电压u
d_ref
、u
q_ref
后利用电压电流双闭环控制得到d、q轴下的调制波M
d
、M
q
，再利用步骤S102得到的逆变器参考输出电压相角θ，经过坐标变换得到逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
，然后转换为PWM占空比信号。
[0018]进一步的，步骤S105中，逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
具体为：
[0019][0020]具体的，步骤S2具体为：
[0021]S201、光伏系统采样得到当前光伏阵列的输出电压u
pv
、电流i
pv
，并读入光伏系统上一时刻的光伏端口电压u
old
以及光伏输出功率p
old
，再计算得到当前光伏阵列输出功率p
pv
；
[0022]S202、判断u
pv
是否大于5，若u
pv
<5则判断光伏逆变器此时工作在MPP左侧即FlagMpp＝
‑
1、FlagStb＝
‑
1，并将此时的光伏端口电压u
pv
以及光伏输出功率p
pv
赋值给u
old
以及p
old
，检测结束；若u
pv
>5则进入步骤S203；
[0023]S203、判断Δu＝|u
pv
‑
u
old
|是否大于5，若Δu<5则直接退出判断；若Δu>5则进入步骤S204；
[0024]S204、判断K
mpp
＝(u
pv
‑
uo
ld
)
·
(p
pv
‑
po
ld
)是否大于0，若K
mpp
<0，继续判断FlagMpp及FlagStb的值，若K
mpp<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用电压电流双闭环控制得到d、q轴下的调制波M
d
、M
q
，基于逆变器参考输出电压相角θ经坐标变换得到逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
，然后转换为PWM占空比信号，实现直流侧电压与频率双下垂控制；S2、根据步骤S1得到的光伏逆变器的输出功率p
pv_ref
以及光伏阵列的输出电压u
pv
确定光伏逆变器的工作模态，若K
mpp
&lt;0，继续判断FlagMpp及FlagStb的值；若K
mpp
≥0，读入当前光伏功率指令值p
pv_ref
并判断FlagMpp及FlagStb的值；S3、当步骤S2得到的光伏逆变器的工作稳态值FlagStb&lt;0，根据CountStb进行光伏阵列模态转换；S4、根据步骤S3得到的光伏逆变器的工作状态确定光伏电流的控制指令值，计算得到光伏端口电流控制指令值i
pv_ref
；根据光伏端口电流控制指令值i
pv_ref
和光伏端口电流i
pv
得到光伏逆变器前级DC/DC变换器的占空比，实现无储能光伏逆变器在负载功率波动时的功率跟踪控制。2.根据权利要求1所述的负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，其特征在于，步骤S1具体为：S101、确定逆变器直流侧电压参考值U0，下垂系数k
d
，虚拟惯量J，同步角频率w
ref
，逆变器直流侧电容C0，计算得到光伏阵列对逆变器的输入功率和逆变器直流侧电压之间关系系数G
u
和逆变器直流侧电压与输出频率之间的关系系数G
w
；S102、获取逆变器直流侧电压参考值U0和采样逆变器直流侧电压u0，将u0与U0作差，利用光伏阵列对逆变器的输入功率和逆变器直流侧电压之间的关系系数G
u
和逆变器直流侧电压与输出频率之间的关系系数G
w
，计算得到光伏阵列输出功率指令值p
pv_ref
与逆变器参考输出电压相角θ；S103、采样逆变器端口输出电压u
abc
，输出电流i
abc
，经过坐标变换分别得到d、q轴的电压u
d
、u
q
以及电流i
d
、i
q
，再计算得到逆变器实时输出无功功率Q；S104、根据无功功率Q、下垂系数k
d
、逆变器交流母线额定电压幅值U以及虚拟阻抗环节计算得到逆变器d、q轴输出参考电压u
d_ref
、u
q_ref
；S105、得到逆变器d、q轴参考输出电压u
d_ref
、u
q_ref
后利用电压电流双闭环控制得到d、q轴下的调制波M
d
、M
q
，再利用步骤S102得到的逆变器参考输出电压相角θ，经过坐标变换得到逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
，然后转换为PWM占空比信号。3.根据权利要求2所述的负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，其特征在于，步骤S105中，逆变器三相调制波M
a
、M
b
、M
c
具体为：4.根据权利要求1所述的负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，其特征在于，步骤S2具体为：
S201、光伏系统采样得到当前光伏阵列的输出电压u
pv
、电流i
pv
，并读入光伏系统上一时刻的光伏端口电压u
old
以及光伏输出功率p
old
，再计算得到当前光伏阵列输出功率p
pv
；S202、判断u
pv
是否大于5，若u
pv
&lt;5则判断光伏逆变器此时工作在MPP左侧即FlagMpp＝
‑
1、FlagStb＝
‑
1，并将此时的光伏端口电压u
pv
以及光伏输出功率p
pv
赋值给u
old
以及p
old
，检测结束；若u
pv
&gt;5则进入步骤S203；S203、判断Δu＝u
pv
‑
u
old
是否大于5，若Δu&lt;5则直接退出判断；若Δu&gt;5则进入步骤S204；S204、判断K
mpp
＝(u
pv
‑
uo
ld
)
·
(p
pv
‑
po
ld
)是否大于0，若K
mpp
&lt;0，继续判断FlagMpp及FlagStb的值，若K
mpp
≥0，读入当前光伏功率指令值p
pv_ref
并判断FlagMpp及FlagStb的值。5.根据权利要求4所述的负载功率波动的两级光伏逆变器混合功率跟踪方法，其特征在于，步骤S204中，若K
mpp
&lt;0，当FlagMpp&lt;0，令u
mpp
＝u
pv
、i
mpp
＝i
pv
、p
mpp
＝p
pv
、FlagStb＝1，同时让FlagMpp＝1，最后将此时的光伏端口电压u
pv
以及光伏输出功率p
pv
赋值给u
old
以及p
old
，检测结束；当FlagMpp≥0，则令FlagStb＝1、FlagMpp＝1，并将此时的光伏端口电压u
pv
以及光伏输出功率p
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振雄，彭英杰，易皓，白岳谦，卓放，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：