[發(fā)明專利]一種無延時的單相光伏并網功率調節(jié)方法

有效

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• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102611138A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 羅安;陳燕東;謝三軍;周潔;張慶海;彭自強;周樂明
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

技術領域

本發(fā)明涉及分布式發(fā)電、太陽能光伏屋頂發(fā)電領域，具體是一種無延時的單相光伏并網功率調節(jié)方法。

背景技術

太陽能光伏并網發(fā)電技術已成為緩解能源危機的途徑之一。為滿足小型用戶需求，連接于低壓配電網的光伏屋頂(BIPV)分布式發(fā)電受到越來越多的重視。BIPV光伏發(fā)電系統(tǒng)通過逆變器連接到電網，實現(xiàn)并網發(fā)電。在光照充足情況下，就近提供本地負載電能，并將多余電能送入電網；光照不足情況，本地負載直接從電網消耗電能。

分布式光伏并網發(fā)電系統(tǒng)廣泛分布于電網各處，包括電網虛弱的末梢(電網邊緣地區(qū)、偏遠地區(qū))。但在電網的末梢，非阻性負載的大量接入會產生無功電流，從而對電網供電電壓產生較大影響。為增強電網末梢的供電質量和電壓穩(wěn)定，光伏屋頂并網發(fā)電系統(tǒng)在提供有功電能的同時，也需向負載提供相應的無功電能。

要實現(xiàn)有功發(fā)電和無功補償?shù)墓δ埽潢P鍵是負載無功電流的檢測和并網電流的無功分量和有功分量的指令電流合成。前者反映了負載所需的無功能量，后者反映了光伏陣列向電網輸送的有功能量。類似大電網中的發(fā)電機調頻調壓，光伏發(fā)電系統(tǒng)僅在基波域內實現(xiàn)有功和無功的調節(jié)，而不進行諧波治理，將極大改善分布式發(fā)電系統(tǒng)電壓穩(wěn)定和電流控制精度。

為了實現(xiàn)單相電流的無功檢測，通常采用將采集的并網電流依次進行延時120°(構造對稱的三相系統(tǒng))或依次延時90°(構造兩相正交系統(tǒng))而獲得不同坐標系下的虛擬三相或兩相電流，再利用瞬時無功理論檢測出無功分量。顯然，在構造的過程當中會引入不同程度的延時(90°～240°)，這使得所用數(shù)據(jù)沒有同時性，導致其他項電流波形跟蹤負載動態(tài)變化時存在滯后現(xiàn)象，需要較長時間才能跟蹤上負載的變化；這會對單相并網系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實時性及可靠性造成不利的影響。

在電流型并網逆變器中，電流內環(huán)控制是決定系統(tǒng)性能的關鍵，也是目前并網控制的研究重點，其包括PI控制、比例諧振(PR)控制、預測電流控制、無差拍控制、自適應控制、重復控制、魯棒控制等方法。與PI控制器相比，PR控制器可以達到零穩(wěn)態(tài)誤差，提高有選擇的抗電網電壓干擾的能力。但是在實際系統(tǒng)應用中，PR控制器的實現(xiàn)要求元器件參數(shù)精度極高，且在非基頻處增益非常小，當電網頻率產生偏移時，諧波抑制效果變差，因而PR控制器不易在工程中實現(xiàn)。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術不足，提供一種無延時的單相光伏并網功率調節(jié)方法，克服現(xiàn)有單相光伏功率調節(jié)方法的不足，解決單相無功檢測存在延時、電網頻率偏移和電壓波動造成電流畸變增大的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種無延時的單相光伏并網功率調節(jié)方法，包括光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，光伏并網發(fā)電系統(tǒng)包括光伏陣列、升壓電路、逆變電路、LC濾波電路、信號調理電路、A/D轉換器、DSP控制器、驅動保護電路和負載，光伏陣列、升壓電路、逆變電路、LC濾波電路依次連接，LC濾波電路接入電網；信號調理電路、A/D轉換器、DSP控制器、驅動保護電路依次連接，驅動保護電路輸出端與升壓電路中的IGBT以及逆變電路中的IGBT連接，負載并聯(lián)接入LC濾波電路和電網之間，該方法的具體步驟為：

1)在每個采樣周期的起始點，DSP控制器啟動A/D轉換器，對電網電壓u_s、直流側電壓u_dc、光伏輸出電壓u_pv、并網電流i_s、光伏輸入電流i_pv、負載電流i_L分別進行采樣，A/D轉換器轉換后的數(shù)據(jù)通過并行接口送給DSP控制器進行處理；

2)通過對負載電流i_L求導來構建虛擬的兩相正交電流i_La，i_Lb，根據(jù)負載電流瞬時值i_L＝i_Lα，對其求導，并得到虛擬正交電流i_Lβ：