[發明專利]一種光伏并網發電系統的柔性控制方法

有效

• 申請號: 201210313641.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102842919A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 李鵬;劉承佳;李婉娉;李雨薇;殷梓恒;王旭斌
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于新能源電力系統和微網中光伏并網發電控制技術領域，尤其涉及一種光伏并網發電系統的柔性控制方法。

背景技術

智能電網體現了社會的進步，是電網可持續發展的現實選擇和必然趨勢。在智能電網技術支持下，新能源發電（光伏發電、風力發電等）與電力系統的有機結合構成了新能源電力系統。新能源并網發電主要分為集中式和分布式兩種方式，為了解決新能源分布式并網發電大規模應用的技術難題，微網技術應運而生。微網整合了分布式發電和大電網的優點，是一種由負荷、微電源及儲能裝置共同組成的有機系統。其通過有效的協調控制，使主要基于新能源和可再生能源的分布式電源并網所產生的負面問題都在微網內得到解決，減少了分布式電源并網對大電網產生的各種擾動，為光伏發電分布式并網方式提供了良好的技術平臺。

光伏發電系統采用太陽能作為發電的能源，在追求低碳社會的今天，太陽能作為一種清潔的新能源，越來越受到世界各國的重視，成為解決環境問題、能源危機和發展智能電網技術的有效手段之一。光伏發電系統并網發電是太陽能發電應用的主要形式。并網逆變器作為光伏發電與電網接口的重要設備，其柔性控制技術也是研究熱點和難點之一。目前比較成熟的光伏并網逆變器控制方法主要有PI控制、滯環比較控制、無差拍控制等。這些方法有著各自的優缺點，其中PI控制（Proportional?Integral?Controller，比例積分控制器）、滯環比較控制技術簡潔易于工程實現，但是其控制器的設計不易于優化，暫態過程控制效果差；無差拍控制方法控制響應速度快，控制精度高，但是其控制效果依賴于精確的數學模型，魯棒性較差。

光伏發電的輸出功率受到陽光等自然資源的影響很大，具有隨機性、波動性、間歇性的特點。當光照發生變化時需要對輸出功率進行相應控制以滿足光伏發電系統的功率平衡。夜晚時，由于沒有光照光伏發電系統需要與電網斷開或作為無功電源在夜晚工作。隨著光伏并網逆變器在電網中應用的越來越多，其并網、切機和工況變化帶來的沖擊電流和諧波會使電網的電能質量難以得到保障。

H_∞控制理論不但可以對控制系統進行優化設計，控制精度高，而且還可以滿足魯棒性的要求；不但有明確的物理意義而且還有嚴格的數學基礎。H_∞優化控制理論是通過對所研究對象的某些閉環性能指標的H_∞范數優化而獲得的最優（次優）控制器的一種控制理論。一個穩定傳遞函數矩陣的H_∞范數的物理意義是系統所能獲得的最大增益。因此控制系統H_∞優化就是在H_∞空間中極小化某些閉環系統頻率響應的峰值。

發明內容

針對光伏發電系統的出力特點，為了減少在光伏發電系統并網、切機和工況變化時帶來的沖擊電流和諧波，使光伏并網發電系統滿足微網的電能質量要求，本發明提出一種光伏并網發電系統的柔性控制方法，該方法將H_∞優化理論應用于光伏發電系統控制領域中，實現了光伏發電系統與新能源電力系統、微網的無縫連接。

為了實現上述目的，本發明提出的技術方案是，一種光伏并網發電系統的柔性控制方法，其特征是所述方法包括：

步驟1：設計光伏發電系統H_∞并網控制器；

步驟2：測量光伏發電系統并網點的電網電壓e_s，并通過鎖相環PLL方法求出電網電壓矢量旋轉角度γ；

步驟3：測量并網逆變器直流側電壓u_dc，將直流電壓參考值與并網逆變器直流側電壓u_dc相減求得直流電壓偏差量Δu_dc；

步驟4：將直流電壓偏差量Δu_dc送入外環功率平衡控制器，外環功率平衡控制器輸出有功電流參考值根據電網的無功需求設定無功電流參考值以γ為旋轉矢量角，利用公式將有功電流參考值和無功電流參考值進行矢量合成，求出交流電流參考值

步驟5：利用公式求出LC型濾波器出口電壓參考值測量LC型濾波器出口電壓信號u_c，將與u_c相減求得LC型濾波器出口電壓偏差量Δu_c；其中，L_T為并網變壓器的等效電感，R_T為并網變壓器的等效電阻；