一种应用于光伏系统的构网型控制方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于光伏系统的构网型控制方法与系统，主要应用于采用单极型并网逆变器并网的光伏系统，使用情况为当光伏系统采用构网方式并网运行时，应用于光伏系统并网逆变器的一种构网型控制方法。该方法包括：MPPT(最大功率跟踪)控制环节、频率

【技术实现步骤摘要】
一种应用于光伏系统的构网型控制方法与系统


[0001]本专利技术涉及光伏系统并网的
，尤其是指一种应用于光伏系统的构网型控制方法、系统、存储介质及计算设备。

技术介绍

[0002]随着新能源和电力电子设备渗透率增加，电力系统有着惯性减小、系统强度变弱的趋势，稳定性问题愈发严重。构网型控制技术可以提高并网逆变器的电压、频率支撑能力，增强电力系统稳定性。
[0003]并网逆变器多采用跟网控制，与电网同步需要锁相环测量并网点相位信息，在弱电网中存在稳定性问题。在系统强度弱、物理惯性低的电网中，并网逆变器宜采用构网控制，不需借助锁相环便可实现同步，可有效提升光伏系统的运行稳定性。
[0004]现有的构网型控制技术采用的下垂控制技术在扰动的情况下，调节速度较慢且容易造成系统控制失稳，在电网故障容易引起很大的短路电流，不利于并网逆变器的稳定运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种应用于光伏系统的构网型控制方法，在传统构网型有功
‑
频率下垂控制方式的基础上引入直流侧电压偏差作为修正量，产生并网逆变器的输出参考电压的幅值和相位角，在扰动期间支持电网，可快速调节恢复系统稳态运行，提升光伏系统并网运行的稳定性。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种应用于光伏系统的构网型控制系统。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种存储介质。
[0008]本专利技术的第四目的在于提供一种计算设备。
[0009]本专利技术的第一目的通过以下技术方案实现：一种应用于光伏系统的构网型控制方法，应用于采用单极型并网逆变器并网的光伏系统，包括：
[0010]MPPT控制环节，用于使光伏系统工作在最大功率点，得出并网逆变器输出有功功率参考值P
ref
和直流侧电压参考值V
dcref
；
[0011]频率
‑
电压控制环节，根据MPPT控制环节产生的P
ref
和V
dcref
，通过控制运算得出并网逆变器输出参考电压的幅值V
*
和相位角θ，然后进行Clark和Park变换，得出并网逆变器输出参考电压的dq轴分量与并网点三相电压的dq轴分量进行比较，其差值作为该频率
‑
电压控制环节的输出；
[0012]电流内环控制环节，以并网逆变器输出电流为控制目标，接收来自频率
‑
电压控制环节的输出作为输入，然后送入PI控制器，并对PI控制器的输出进行限幅，限幅后的值叠加并网点三相相电流瞬时值的dq轴分量和光伏系统的LC型滤波器电容电流的dq轴分量后分别得到并网逆变器输出电流参考值的dq轴分量，再与并网逆变器输出电流的dq轴分量作差后送入PI控制器，PI控制器的输出分别与并网点三相电压的dq轴分量作和，并与LC型滤波
器电感电压的dq轴分量作差，得到电流内环控制环节的输出；
[0013]调制控制环节，其输入为电流内环控制环节的输出，将其生成的三相电压参考信号与三角波信号进行比较，并通过正弦脉宽调制得到驱动并网逆变器运行的触发脉冲。
[0014]进一步，所述光伏系统包括光伏组件PV、直流侧电容C
dc
、并网逆变器、控制器和LC型滤波器；所述光伏组件PV用于将接收的光能转换为电能；所述直流侧电容C
dc
作为能量传输的中间单元，能为并网逆变器提供稳定直流侧电压；所述并网逆变器用于接收控制器的触发脉冲，通过控制其IGBT的开断将光伏组件PV产生的直流电转换为交流电，并向电网Grid输送功率；所述控制器为光伏系统的核心控制组件，能采集电压电流信号，控制直流侧电压稳定，并产生触发脉冲驱动并网逆变器的IGBT开断；所述LC型滤波器用于滤除并网逆变器输出电压和电流的高次谐波分量，使并网逆变器输出的电压电流更接近正弦波，提高并网逆变器的电能质量；
[0015]其中，所述控制器实时采集并网点三相相电压和相电流瞬时值v
gx
、i
gx
、并网逆变器输出三相相电压和相电流瞬时值e
x
、i
x
、光伏组件PV输出的电压和电流v
PV
、i
PV
，以及直流侧电压实时值V
dc
；其中x＝a,b,c。
[0016]进一步，在所述MPPT控制环节，采用扰动观察算法对控制器采集的v
PV
、i
PV
进行控制，得出并网逆变器输出有功功率参考值P
ref
和直流侧电压参考值V
dcref
。
[0017]进一步，所述频率
‑
电压控制环节包括频率控制环节和电压控制环节；所述频率控制环节采用有功功率下垂控制和直流侧电压下垂控制，其下垂方程为ω＝ω0+Δω1+Δω，其中，ω0为电网工频角频率，ω0＝2πf0，f0为电网工频频率，Δω1为有功功率下垂控制得出的角频率偏差量，Δω1＝d
P
*(P
ref
‑
P
LPF
)，Δω为直流侧电压下垂控制得出的角频率偏差量；在有功功率下垂控制中，控制器根据v
gx
、i
gx
计算出并网逆变器输出有功功率实时值P，再经过一阶低通滤波(ω
c
为滤波器截止频率)得到滤波后的有功功率P
LPF
，与有功功率参考值P
ref
作差后乘下垂系数d
P
得到角频率偏差量Δω1，当并网逆变器与电网同步后，P
ref
＝P
LPF
时并网逆变器输出频率和电网频率一致；在直流侧电压下垂控制中，控制器实时采集V
dc
与V
dcref
比较，其差值通过PI控制器校正后得到Δω，在光伏系统正常运行时，有V
dcref
＝V
dc
、Δω＝0，此时该直流侧电压下垂控制不起作用，在扰动情况下，直流侧电压参考值和实时值的偏差会变大，此时Δω会变小，通过降低角频率ω，加快系统恢复至最大功率运行状态；由于并网逆变器始终需保持最大功率跟踪运行，仅支持输出功率的下调，因此，在PI控制器设置其限幅上限值为0，得到ω后，对ω进行积分即可得出并网逆变器输出电压的相位角θ；所述电压控制环节的控制逻辑为控制器根据采集的v
gx
计算出相电压幅值V
g
与相电压参考幅值V
ref
进行比较，其差值送入PI控制器后得出V
*
；然后，将θ和V
*
进行Clark和Park变换，得出并网逆变器输出参考电压的d轴分量和q轴分量与并网点三相电压的d轴分量v
gd
和q轴分量v
gq
进行比较，其差值作为频率
‑
电压控制环节的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于光伏系统的构网型控制方法，应用于采用单极型并网逆变器并网的光伏系统，其特征在于，包括：MPPT控制环节，用于使光伏系统工作在最大功率点，得出并网逆变器输出有功功率参考值P
ref
和直流侧电压参考值V
dcref
；频率
‑
电压控制环节，根据MPPT控制环节产生的P
ref
和V
dcref
，通过控制运算得出并网逆变器输出参考电压的幅值V
*
和相位角θ，然后进行Clark和Park变换，得出并网逆变器输出参考电压的dq轴分量与并网点三相电压的dq轴分量进行比较，其差值作为该频率
‑
电压控制环节的输出；电流内环控制环节，以并网逆变器输出电流为控制目标，接收来自频率
‑
电压控制环节的输出作为输入，然后送入PI控制器，并对PI控制器的输出进行限幅，限幅后的值叠加并网点三相相电流瞬时值的dq轴分量和光伏系统的LC型滤波器电容电流的dq轴分量后分别得到并网逆变器输出电流参考值的dq轴分量，再与并网逆变器输出电流的dq轴分量作差后送入PI控制器，PI控制器的输出分别与并网点三相电压的dq轴分量作和，并与LC型滤波器电感电压的dq轴分量作差，得到电流内环控制环节的输出；调制控制环节，其输入为电流内环控制环节的输出，将其生成的三相电压参考信号与三角波信号进行比较，并通过正弦脉宽调制得到驱动并网逆变器运行的触发脉冲。2.根据权利要求1所述的一种应用于光伏系统的构网型控制方法，其特征在于：所述光伏系统包括光伏组件PV、直流侧电容C
dc
、并网逆变器、控制器和LC型滤波器；所述光伏组件PV用于将接收的光能转换为电能；所述直流侧电容C
dc
作为能量传输的中间单元，能为并网逆变器提供稳定直流侧电压；所述并网逆变器用于接收控制器的触发脉冲，通过控制其IGBT的开断将光伏组件PV产生的直流电转换为交流电，并向电网Grid输送功率；所述控制器为光伏系统的核心控制组件，能采集电压电流信号，控制直流侧电压稳定，并产生触发脉冲驱动并网逆变器的IGBT开断；所述LC型滤波器用于滤除并网逆变器输出电压和电流的高次谐波分量，使并网逆变器输出的电压电流更接近正弦波，提高并网逆变器的电能质量；其中，所述控制器实时采集并网点三相相电压和相电流瞬时值v
gx
、i
gx
、并网逆变器输出三相相电压和相电流瞬时值e
x
、i
x
、光伏组件PV输出的电压和电流v
PV
、i
PV
，以及直流侧电压实时值V
dc
；其中x＝a,b,c。3.根据权利要求2所述的一种应用于光伏系统的构网型控制方法，其特征在于：在所述MPPT控制环节，采用扰动观察算法对控制器采集的v
PV
、i
PV
进行控制，得出并网逆变器输出有功功率参考值P
ref
和直流侧电压参考值V
dcref
。4.根据权利要求3所述的一种应用于光伏系统的构网型控制方法，其特征在于：所述频率
‑
电压控制环节包括频率控制环节和电压控制环节；所述频率控制环节采用有功功率下垂控制和直流侧电压下垂控制，其下垂方程为ω＝ω0+Δω1+Δω，其中，ω0为电网工频角频率，ω0＝2πf0，f0为电网工频频率，Δω1为有功功率下垂控制得出的角频率偏差量，Δω1＝d
P
*(P
ref
‑
P
LPF
)，Δω为直流侧电压下垂控制得出的角频率偏差量；在有功功率下垂控制中，控制器根据v
gx
、i
gx
计算出并网逆变器输出有功功率实时值P，再经过一阶低通滤波(ω
c
为滤波器截止频率)得到滤波后的有功功率P
LPF
，与有功功率参考值P
ref
作差后乘下垂系数d
P
得到角频率偏差量Δω1，当并网逆变器与电网同步后，P
ref
＝P
LPF
时并网逆变器输出频率和电网频率一致；在直流侧电压下垂控制中，控制器实时采集V
dc
与V
dcref
比较，其差值通过
PI控制器校正后得到Δω，在光伏系统正常运行时，有V
dcref
＝V
dc
、Δω＝0，此时该直流侧电压下垂控制不起作用，在扰动情况下，直流侧电压参考值和实时值的偏差会变大，此时Δω会变小，通过降低角频率ω，加快系统恢复至最大功率运行状态；由于并网逆变器始终需保持最大功率跟踪运行，仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐彬伟，陈烁，郭江涛，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：