[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

(一)技術領域：

本發明涉及光伏并網技術領域，尤其是一種基于雙橋SMES(超導儲能裝置——Superconductor?Magnetic?Energy?Storage)的光伏并網控制系統及控制方法。?

(二)背景技術：

大力發展可再生能源是減少環境污染、阻止全球變暖、解決未來能源危機的根本途徑。太陽能光伏發電由于具有安全可靠、使用壽命長、無污染等優點，發展十分迅速，被認為是最有前途的新能源之一。由于獨立光伏系統運行穩定性較差，容易受到外界因素的影響，因此并網光伏系統已經成為一種趨勢，單項或三相光伏并網系統主要以分布式電源形式從配電網側接入電網，隨著配電網側光伏發電的急劇增加，對電力系統的電壓穩定、暫態穩定、可靠性將產生重大影響。在并網光伏發電系統中，對電網的跟蹤控制直接關系到輸出電能的質量和系統的運行效率，是系統的核心和技術關鍵，一種合理的控制方法就顯得十分必要。光伏系統進行并網后出現的一個重要問題就是系統的暫態電壓穩定，并網光伏系統中的逆變器、并網裝置等電力電子器件要消耗大量的無功功率，配電系統中的負載大多呈感性，也必須消耗無功功率，這使大干擾后并網光伏系統的暫態電壓穩定性面臨嚴峻考驗。并網光伏系統是一種非線性很強且容易波動的系統素以用常規的方法對其進行控制有的時候很難達到目的。?

超導儲能裝置(SMES)是利用超導儲能磁體的無損耗高密度儲能能力和電力電子裝置的快速靈活變換等特性設計出的新型柔性交流控制器。它把電能存儲在由循環電流產生的磁場中，能夠快速、高效地與系統交換有功功率和無功功率，其靈活的四象限運行能力可以有效地提高系統的暫態電壓穩定性。?

(三)發明內容：

本發明的目的在于提供一種基于雙橋SMES的光伏并網控制系統及控制方法，它可以克服現有技術的不足，是一種結構簡單、能夠?快速、高效地與系統交換有功功率和無功功率、有效控制和改善光伏并網系統中暫態電壓穩定問題的系統及方法。?

本發明的技術方案：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。?

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。?

所述濾波電路采用RC無源濾波電路。?

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。?

所述驅動電路采用IR公司的IR2110進行驅動。?

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：?