[發明專利]一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統及控制方法

無效

• 申請號: 201110265847.9
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102315652A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 馬幼捷;廖程;周雪松
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統，包括光伏陣列和帶交流母線的電網，其特征在于它包括逆變器、濾波電路、驅動電路及雙橋SMES單元；其中，所述逆變器的輸入端連接光伏陣列的輸出端和驅動電路的輸出端，其輸出端連接濾波電路的輸入端和雙橋SMES單元的輸入端；所述雙橋SMES單元的輸入端連接光伏陣列的輸出端、逆變器的輸出端和濾波電路的輸出端，其輸出端連接驅動電路的輸入端；所述濾波電路的輸出端。

2.根據權利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統，其特征在于所述逆變器由前級DC/DC變換器和后級DC/AC變換器組成，DC/DC變換器以集成電路SG3525為核心，DC/AC變換器控制芯片采用TI公司的TMS320F240芯片。

3.根據權利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統，其特征在于所述濾波電路采用RC無源濾波電路。

4.根據權利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統，其特征在于所述雙橋SMES單元由超導線圈L和并聯的功率變換器組成，其與電網的交流母線的連接采用雙橋結構。

5.根據權利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統，其特征在于所述驅動電路采用IR公司的IR2110進行驅動。

6.一種基于雙橋SMES的光伏并網控制方法，其特征在于它包括以下步驟：

(1)分析光伏并網系統中的逆變器交流電路，得出注入并網點的有功功率P_g和無功功率Q_g：

式中：P_i、Q_i分別為逆變橋輸出的三相有功功率和無功功率；P_g和Q_g分別為注入并網點的三相有功功率和無功功率；

(2)建立雙橋SMES的數學模型：

式中α₁、α₂為換流橋的觸發角；I_p、θ為SMES向系統注入電流的幅值和相角；U、為系統母線電壓的幅值和相角；θ₁、θ₂為換流橋輸出電流的相角；U_d、I_d為超導線圈L上的電壓和電流；K₁、K₂為換流系數；

(3)將經濾波后的電網信號與逆變器發出信號比較后所得控制信號ΔP和ΔU，使其分別通過控制器產生期望控制功率P^*和Q^*，設SMES發出有功功率P和無功功率Q，則可得SMES控制角α₁和α₂控制角α₁和α₂，即：

α1=arccos(P/S)+arccos(S/Smax)α2=arccos(P/S)+arccos(S/Smax)]]>

式中S_max＝2U_d0I_d，U_d0為理想無載情況下線圈最大直流電壓；P和Q為計算觸發角所使用的有功功率和無功功率；

通過對SMES向電網注入電流的相角和幅值的控制，就可以控制SMES對電網的注入功率；由兩個控制信號α₁和α₂實現對P、Q的獨立控制；

(4)由于所以(α₁+α₂)/2代表SMES注入電流和母線電壓間的相角差，控制觸發角α₁、α₂便可以直接控制SMES與光伏并網系統的無功交換；

(5)SMES線圈上的電壓U_d表示了超導線圈中電流的變化情況，因此控制U_d可以直接控制SMES與光伏并網系統的有功交換；

(6)雙橋SMES單元發出的信號驅動逆變器工作，由TMS320F240產生PWM脈寬調制波，向集成電路SG3525發出信號，通過控制SG3525輸出驅動信號的占空比，從而實時控制變換器工作，保證光伏發電輸出與電網電壓同步，提高并網時的暫態電壓穩定性；

(7)若光伏發電輸出與電網電壓同步，則逆變器工作，當出現不同步故障時則停止工作，通過控制雙橋SMES的觸發角α₁和α₂調節雙橋SMES發出的有功功率和無功功率，排除故障后，系統重新工作。