本发明专利技术公开了一种光伏并网发电系统中三相变流器的控制方法，该方法包括：用基于数字延迟信号对消算法的软件锁相环算法取代了硬件锁相环，即使在电网不平衡情况下也能迅速准确地实现锁相，采用全局最大功率跟踪算法快速准确地搜索到光伏阵列的全局最大功率点，避免了无谓的功率扰动和损失。采用基于三环控制的交流过流和短路故障保护方法，使变流器具有很好的电网电压异常穿越能力，反应速度快、可靠性高，对于不同大小冲击负载或短路，均能够有效地限制输出电流。采用空间矢量脉宽调制方式，适合于数字化控制系统，且可以根据输入信号计算出三相变流器有效开关矢量的占空比，从而有效地对变流器开关进行控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种发电设 备的控制方法，特别涉及，属于光伏发电系统控制技术应用领域。
技术介绍
太阳能分布广泛，易于为人们利用，太阳能光伏发电这一清洁、环保、可再生的新型发电方式与核电、风电及水电相比，有不可替代的独到优势，正成为能源结构中重要的替代能源，得到了全球各国的广泛重视。太阳能光伏并网变流器是连接光伏阵列模块和电网的关键部件，它完成控制光伏阵列模块运行于最大功率点和向电网注入正弦电流两大主要任务。对于光伏并网发电变流器来说，它需要实现如下几个功能(1)全局最大功率跟踪能力。目前的公开发表的最大功率点跟踪算法(MPPT)，基本都假设光伏发电系统中太阳能电池板的输出功率和输出电压的关系只有一个极大值点， 也就是最大功率点，而实际上太阳能电池板由于制造、阴影、气象条件、布置位置等原因必定会出现多个极大值点，这就必须要求搜索算法避免陷入局部功率最大值点(LMPP)，减少额外的功率损失。(2)快速、可靠的防孤岛能力。目前，孤岛检测技术主要分为被动式孤岛检测技术和主动检测技术。被动式孤岛检测容易漏检，而主动式孤岛检测则又会对电网造成扰动，如何兼顾孤岛检测的全面性和对电力系统的扰动最小，成为摆在光伏发电变流器设计人员面前的一大难题。(3)采用先进的控制技术，抑制谐波，提高效率，降低成本，同时可灵活调节系统的有功和无功功率。变流器的效率是决定其性能的一个重要因素，为进一步提高效率，可在有功功率与无功功率调节、电抗与电容的选取，功率管开关频率的大小，交流侧输出的最低谐波次数等方面进行设计优化。目前要求单级变换的光伏并网变流器在额定负载时的变换效率不能低于97%。(4)具有在电网短时异常时的安全穿越能力。电网尤其是低压电网在运行过程中不可避免的会受到各种干扰，导致其电压、频率等出现波动。作为并网型光伏发电变流器， 既要在电网出现长期异常时进行保护，又要尽可能提高变流器承受电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度，避免频繁的保护，即要求变流器具有安全穿越能力，并且能合理区分电网长期异常与短时异常过程。(5)提供标准、可靠的通讯方式及友好的人机接口界面，监控电网及变流器自身的状态，可提供远程操作与监控接口。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种简单、可靠、高效、低成本的光伏发电系统中三相变流器的控制方法。，其特征在于包括以下步骤1)在光伏并网发电 系统中的三相变流器，对电网的三相电压Ua，Ub, Uc通过采用基于数字延迟信号对消算法的软件锁相环实时锁定电网频率f和正序相角θ ；2)对电网正序相角θ进行dq坐标变换得到三相电网电压和变流器桥臂电感电流的 d、q 轴分量 Usd、Usq, Icd, Icq ；3)在直流侧采用全局最大功率跟踪算法和直流母线电压控制算法得到变流器桥臂电感电流的d轴分量参考I。dref ；4)结合变流器无功控制要求和基于无功电流正反馈的孤岛检测算法得到变流器桥臂电感电流的q轴分量参考Ic^ref ；5)在旋转坐标系下对变流器桥臂电感电流的d、q轴分量分别进行解耦控制，再与变流器输出LCL滤波器中电容电压的d、q轴分量Ufd、Ufi相叠加，获得变流器参考输出电压矢量；6)将解耦所得的参考输出电压矢量经过脉宽调制器，生成控制脉冲信号；7)将所述控制脉冲信号经驱动电路，控制变流器中功率半导体器件，生成相应的电压。进一步地，所述步骤1)中通过采样得到电网的三相电压Ua，Ub, U。，再由数字信号处理器采用数字延迟信号对消算法得到电网电压的正、负序d、q分量，然后将电网电压正序q轴分量作为软件锁相环PI调节器的反馈输入，通过PI算法控制电网电压正序q轴分量为0来输出变流器跟踪电网频率f的调整量，从而实时锁定电网频率f和正序相角θ。进一步地，所述步骤3)中直流母线电压控制算法为虚拟阻尼控制方法；电流控制算法采用变流器桥臂电感电流控制算法。进一步地，所述步骤3)中采用了将改进的全局扫描法、变步长搜索法和局部阴影识别相结合的自适应最大功率跟踪方法，通过扫描标志Scanflag、最大功率跟踪标志MPP_ flag、上次最大功率跟踪标志MPP_oldflag、局部阴影识别标志PSflag的有效利用，再辅以定时局部阴影识别，确保系统运行至光伏阵列的全局最大功率点。进一步地，LCL滤波器中电容电压的d、q轴分量Ufd、Uf(1由检测电网电压d、q轴分量通过以下表达式来获得Ufd = Usd+ω · Lg · Icq-Rg · Icd+ω · Rg · Cf · UfqUfq = Usq-ω · Lg · Icd-Rg · Icq-ω · Rg · Cf · Ufd其中ω为电网电压角频率，Lg为LCL滤波器的网侧电感值，Rg为LCL滤波器的网侧电感等效串联电阻值，Cf为LCL滤波器的滤波电容值。进一步地，所述变流器控制器所述变流器控制器采用了基于三环控制的交流过流和短路故障保护方法，从而使变流器具有很好的电网电压短时异常穿越能力。首先在电流环中对桥臂电感的参考电流大小进行限幅，避免在启动或负载投切时对电网和变流器造成冲击；同时针对可能存在的电网短路故障，为避免短路电流上升速度超过电流调节器的反应速度而使变流器保护停机，采用了电流瞬时值硬件滞环限流控制。它利用了变流器主电路处于续流状态时输出电流自然减小的特点，当输出电流的峰值达到预先设定好的限流值 Im后，立即封锁PWM信号，强迫电流进入续流状态，使输出电流减小；当输出电流减小到低于限流值的某一设定值Im后，撤销封锁信号，让电路中的原有的控制信号正常发挥作用； 而当输出电流的峰值达到预先设定好的限流值Ih2后，立即永久封锁PWM信号，同时使变流器进入故障保护停机状态，其中，Ih2 > Ihi > Im。进一步地，所述步骤6)中脉宽调制器为电压空间矢量脉宽调制器，且采用的调制方式为电压空间矢量脉宽调制方式。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点1.用基于数字延迟信号对消算法(DSC)的软件锁相环(SPLL)算法取代了硬件锁相环，即使在电网不平衡情况下也能迅速准确地实现锁相，在系统响应速度上也变的更快， 并且编程灵活、无需修改硬件。2.采用了基于三环控制的交流过流和短路故障保护方法，从而使变流器具有很好的电网电压异常穿越能力。反应速度快、可靠性高，对于不同大小冲击负载或短路，均能够有效地限制输出电流。3.采用空间矢量脉宽调制方式，适合于数字化控制系统，且可以根据输入信号计算出三相变流器有效开关矢量的占空比，从而有效地对变流器开关进行控制。附图说明图1为单级式光伏发电系统示意图；图2为变流器控制方法的流程图；图3为全局最大功率跟踪算法的流程图。图1中，1-光伏阵列，2-三相变流器，3-LCL滤波器，4-变压器，5-电网。 具体实施例方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。实施例1如图2所示为光伏发电系统中三相变流器的控制方法的流程图，包括以下步骤1)在光伏变流器中，通过采样得到电网的三相电压Ua，Ub, Uc,再由数字信号处理器 (DSP)采用数字延迟信号对消算法(DSC)得到电网电压的正、负序d、q分量，然后将电网电压正序q轴分量作为软件锁相环(SPLL)PI调节器的反馈输入，通过PI算法控制电网电压正序q轴分量为0来输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光伏并网发电系统中三相变流器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：１）在光伏并网发电系统中的三相变流器，对电网的三相电压Ｕａ，Ｕｂ，Ｕｃ通过采用基于数字延迟信号对消算法的软件锁相环实时锁定电网频率ｆ和正序相角θ；２）对电网正序相角θ进行ｄｑ坐标变换得到三相电网电压和变流器桥臂电感电流的ｄ、ｑ轴分量Ｕｓｄ、Ｕｓｑ、Ｉｃｄ、Ｉｃｑ；３）在直流侧采用全局最大功率跟踪算法和直流母线电压控制算法得到变流器桥臂电感电流的ｄ轴分量参考Ｉｃｄｒｅｆ；４）结合变流器无功控制要求和基于无功电流正反馈的孤岛检测算法得到变流器桥臂电感电流的ｑ轴分量参考Ｉｃｑｒｅｆ；５）在旋转坐标系下对变流器桥臂电感电流的ｄ、ｑ轴分量分别进行解耦控制，再与变流器输出ＬＣＬ滤波器中电容电压的ｄ、ｑ轴分量Ｕｆｄ、Ｕｆｑ相叠加，获得变流器参考输出电压矢量；６）将解耦所得的参考输出电压矢量经过脉宽调制器，生成控制脉冲信号；７）将所述控制脉冲信号经驱动电路，控制变流器中功率半导体器件，生成相应的电压。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：揭贵生，汪光森，吴振兴，胡安，周亮，林城美，阳习党，朱威，杨华，
申请(专利权)人：武汉新能源接入装备与技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：83
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