【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电能质量调节控制领域，尤其涉及一种基于光伏储能的papf系统。
技术介绍
1、随着二极管、晶闸管整流器等非线性负载的普及，输电、配电系统中的谐波电流和谐波电压越来越严重。存在大量谐波的系统会严重烧毁电气设备，影响系统的稳定性，使电能质量难以控制，因此必须采取措施抑制谐波。为了解决这个问题，通常采用并联有源电力滤波器(parallel active power filter,papf)。
2、在传统的papf结构中，papf并联接入电力系统中，通过直流母线上的电容或其他储能元件储存电能，并经过逆变器将存储的电能转换为所需的交流电，来为电力系统提供滤波支持。在实际应用过程中，由于电网电压一般情况下相对稳定，负载电流和输出无功功率不稳定，传统以电容为主的papf直流侧设计调控能力弱、工作压力大；此外，当电网电压遭遇突发的闪变骤降时，普通的直流母线电容将无法提供足够的补偿深度，电能支撑的稳定性差。为解决上述问题，现在已经有很多研究考虑在直流母线处外加供电电源以增加补偿力度。其中，随着光伏技术的不断进步，光伏供电系统越来越成熟，装机容量也越来越大，光伏供电系统与papf的结合是一种比较新颖的方案，但是如何使光伏系统和papf装置协同运行，目前研究较少，也是本专利技术将要解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种基于光伏储能的papf系统，以提供更稳定的电能支持为目的。为此，本专利技术采取以下技术
2、一种基于光伏储能的papf系统，包括三相交流源、非线性负载、lcl滤波电路、papf以及光伏储能系统，所述的三相交流源与非线性负载串联连接，papf经过lcl滤波电路滤波后与三相交流源和非线性负载并联连接，光伏储能系统连接在papf直流母线处为papf提供功率支持，光伏储能系统包括光伏阵列和蓄电池，且光伏阵列通过boost电路、蓄电池通过buck-boost电路与直流母线连接，系统控制包括光伏储能系统功率协调控制、papf电网恒功率控制以及papf谐波抑制控制。
3、本系统通过光伏+储能组合提供了更加充足的电能质量补偿深度与能量，同时也为电能传输增加有效容量，通过蓄电池与光伏的协调控制，避免了光伏电池受外界环境影响导致不稳定的输出功率的缺陷，实现光伏储能系统的功率协调控制以及papf的谐波抑制控制，提供更稳定的电能支持，实现谐波抑制和保证电能传输功率的前提下保护蓄电池延长其寿命。
4、作为优选技术手段：光伏储能系统的功率协调控制具有以下4种不同控制工况：
5、1)当ppvmax>pdc并且soc>95％，为保护蓄电池，蓄电池停止工作，且光伏工作在非最大功率点跟踪模式，来维持住直流母线电压；
6、2)当ppvmax>pdc并且soc<95％，光伏运行在最大功率点处满足直流母线的功率需求，同时将多余的输出功率注入蓄电池，为蓄电池充电；
7、3)当ppvmax<pdc并且soc>20％，光伏运行在最大功率点处，不足的部分功率由蓄电池放电提供，以此来满足直流母线的功率需求；
8、4)当ppvmax<pdc并且soc<20％，为了保护蓄电池，蓄电池停止工作，同时光伏工作在non-mppt模式来确保直流母线电压保持恒定，与此同时，为了最大限度地抑制谐波，电网的恒功率控制被禁用，将直流母线输出功率用于谐波抑制，papf专注于谐波抑制；
9、其中ppvmax指的是在当前环境即在某一光照强度以及某一温度下，光伏理论上能达到的最大功率；pdc指直流母线侧所需的功率，即功率抑制所需功率、恒功率控制所需功率；soc指蓄电池剩余容量。
10、通过4种不同控制工况的功率协调控制使光伏储能系统对不同的情况做出不同的反应，让光伏和蓄电池协调工作，实现光伏储能系统的功率协调控制，保证输出功率满足谐波抑制等其他需求，同时为蓄电池的剩余容量设置了上下限，一定程序上保护了蓄电池，延长了其寿命。
11、作为优选技术手段：所述的恒功率控制是通过电流来控制输出的功率为给定值，根据瞬时功率理论，电网的有功功率和无功功率可表示为：
12、
13、式中，ud、uq为电网电压的dq轴分量。id、iq为电网电流的dq轴分量，当使d轴和电压矢量方向一致时，则ud＝u，uq＝0，则能进一步化简电网有功功率和无功功率表达式，之后，根据功率给定值得到dq轴的参考电流，将参考电流与实际电流进行比较得到差值，并通过pi控制器进行调节控制。使电网的有功功率和无功功率在正常工作情况下始终保持在参考范围内，实现恒功率控制。
14、作为优选技术手段：在谐波抑制控制中，首先对负载侧的电流谐波进行检测，得到负载参考谐波电流后，与dg实际电流进行比较，通过pi控制器控制，让dg实际电流去追踪参考谐波电流，来对负载谐波电流进行补偿，使电网电流始终是正弦信号。实现谐波抑制控制。
15、作为优选技术手段：对负载侧的电流谐波进行检测时，采用基于瞬时无功功率的ip-iq检测法。该检测法克服了传统的p-q检测法所带来的无法准确表示谐波信号瞬时过程的缺点，提高了谐波检测的精度，能更适应不同非线性负载所产生的谐波该检测法克服了其他传统方法。
16、有益效果：本系统通过光伏+储能组合提供了更加充足的电能质量补偿深度与能量，同时也为电能传输增加有效容量，通过蓄电池与光伏的4种不同工况的协调控制，使光伏储能系统对不同的情况做出不同的反应，让光伏和蓄电池协调工作，实现光伏储能系统的功率协调控制，保证输出功率满足谐波抑制等其他需求，同时为蓄电池的剩余容量设置了上下限，避免了光伏电池受外界环境影响导致不稳定的输出功率的缺陷，一定程序上保护了蓄电池，延长了其寿命；实现恒功率控制使电网的有功功率和无功功率在正常工作情况下始终保持在参考范围内，谐波抑制控制能够对负载谐波电流进行补偿，使电网电流始终是正弦信号，能够提供更稳定的电能支持。
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1.一种基于光伏储能的PAPF系统，其特征在于：包括三相交流源(1)、非线性负载(2)、LCL滤波电路(3)、PAPF(4)以及光伏储能系统(5)，所述的三相交流源(1)与非线性负载(2)串联连接，PAPF(4)经过LCL滤波电路(3)滤波后与三相交流源(1)和非线性负载(2)并联连接，光伏储能系统(5)连接在PAPF(4)直流母线处为PAPF(4)提供功率支持，光伏储能系统(5)包括光伏阵列(501)和蓄电池(502)，且光伏阵列(501)通过boost电路(503)、蓄电池(502)通过buck-boost电路(504)与直流母线连接，系统控制包括光伏储能系统(5)的功率协调控制、PAPF(4)电网恒功率控制以及PAPF(4)谐波抑制控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏储能的PAPF系统，其特征在于：光伏储能系统(5)的功率协调控制具有以下4种不同控制工况：
3.根据权利要求1所述的一种基于光伏储能的PAPF系统，其特征在于：所述的恒功率控制是通过电流来控制输出的功率为给定值，根据瞬时功率理论，电网的有功功率和无功功率可表示为：
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5.根据权利要求4所述的一种基于光伏储能的PAPF系统，其特征在于：对负载侧的电流谐波进行检测时，采用基于瞬时无功功率的ip-iq检测法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于光伏储能的papf系统，其特征在于：包括三相交流源(1)、非线性负载(2)、lcl滤波电路(3)、papf(4)以及光伏储能系统(5)，所述的三相交流源(1)与非线性负载(2)串联连接，papf(4)经过lcl滤波电路(3)滤波后与三相交流源(1)和非线性负载(2)并联连接，光伏储能系统(5)连接在papf(4)直流母线处为papf(4)提供功率支持，光伏储能系统(5)包括光伏阵列(501)和蓄电池(502)，且光伏阵列(501)通过boost电路(503)、蓄电池(502)通过buck-boost电路(504)与直流母线连接，系统控制包括光伏储能系统(5)的功率协调控制、papf(4)电网恒功率控制以及papf(4)谐波抑制控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏储能的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈识微，夏旭华，蒋鲁军，郎宏飞，商少锋，赵国庆，王晶，楼春根，莫美琴，
申请(专利权)人：杭州电力设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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