[發明專利]一種用于光伏并網逆變器的軟啟動方法

無效

• 申請號: 201310520249.0
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103929054A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 樊征臻;劉建政;梅紅明
• 申請（專利權）人: 張家港智電柔性輸配電技術研究所有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏并網發電領域，具體涉及到光伏并網逆變器的軟啟動控制技術。

背景技術

太陽能的分布范圍廣泛、清潔無噪聲、無污染，具有許多傳統能源無法比擬的優越性，是缺乏常規能源的國家和地區解決能源危機的最佳選擇之一。光伏發電是太陽能發電的主要形式之一。隨著電力電子技術和光伏應用技術的發展，并網逆變器作為光伏并網的基本接口單元，應用前景廣闊。由于光伏輸出的隨機性和其本身輸出特性的影響，要最大限度地利用太陽能，逆變器須提供光伏陣列的最大功率點跟蹤(Maximum?Power?Point?Tracking，MPPT)技術。

光伏陣列的最大功率點跟蹤方法有恒電壓跟蹤法、干擾觀測法、電導增量法等，其中干擾觀測法應用比較廣泛。該方法一般采用功率反饋方式，對光伏陣列的輸出電壓、電流進行采樣后求取輸出功率。在一定的時間間隔內給光伏陣列一個擾動量，可以增加或者減小其輸出電壓，根據反饋回來的輸出功率判斷下一次的擾動方向。而傳統的干擾觀測法無法對光伏陣列的輸出功率變化率進行精確控制，使得并網逆變器對交流側造成沖擊，逆變器的直流母線電壓突增使得母線電容過壓，影響其壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種光伏并網逆變器的軟啟動方法，解決了傳統的干擾觀測法應用于光伏并網逆變器時調節輸出功率變化率困難、直流母線電容電壓突增造成過壓、輸出電流對電網造成沖擊的難題，改善并網逆變器的性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種基于數字PI控制的光伏并網逆變器軟啟動方法，適用于依次連接有光伏陣列、用于DC／DC變換和MPPT的BOOST電路以及逆變器的光伏發電系統，對于其中所述的BOOST電路，所述的軟啟動方法包含以下步驟：

(1)每個工頻周波對光伏電池板的輸出功率進行一次計算，其中第n個工頻周波的輸出功率為P_DC(n)，第n-1個工頻周波的輸出功率為P_DC(n-1)，兩者相減得到功率差ΔP_(n)；

(2)計算PI調節器的比例參數k_p=k·ΔP_(n)，k為靈敏度系數；

(3)一個周波之內允許光伏電池板輸出的功率增加值為ΔP_ref，ΔP_ref與ΔP_(n)的差值做為PI調節器的輸入，PI調節器的輸出ΔU_ref(n+1)做為光伏陣列的輸出電壓擾動步長；

(4)計算出第n+1個工頻周波時的光伏輸出參考電壓U_{pv_ref(n+1)}=sign·ΔU_ref(n+1)+U_pv(n)，其中|sign|=1，其正負號與ΔP_(n)一致，U_pv(n)是第n個工頻周波時的光伏陣列輸出平均電壓；

(5)實時采樣得到當前時刻光伏陣列輸出電壓U_pv、電流I_pv以及直流母線電壓U_dc，與U_{pv_ref(n+1)}做為雙環控制算法模塊的輸入，經過計算后得到BOOST電路開關的占空比。

所述的雙環控制算法模塊的作用是穩壓恒流，經過BOOST開路開關的調節作用使得光伏陣列在第n+1個工頻周波的時候輸出所期望的電壓U_{pv_ref(n+1)}，達到控制光伏陣列輸出功率變化率的目的。

附圖說明

圖1為本發明適用的光伏并網逆變器結構示意圖

圖2為不同外部條件下光伏陣列不同的功率-電壓(P-U)曲線

圖3為雙環控制策略

具體實施方式

下面結合附圖1～圖3對本發明在光伏并網逆變器的軟啟動控制中作詳細的說明。如圖1所示的兩級式光伏并網逆變器結構，前級BOOST(200)電路完成DC／DC變換以及MPPT控制，后級的逆變器(300)完成DC／AC轉換，采用無差拍控制算法，控制并網電流波形和功率因數，同時對直流母線上的電容電壓進行控制，維持其電壓在目標值附近。本發明主要運用在前級的BOOST電路開關(S5)控制上，以下將重點介紹本發明在控制BOOST電路開關的實施過程。

本發明在實施過程中需要實時采樣的數據有：光伏陣列的輸出電壓U_pv、電流I_pv以及直流母線電壓U_dc，采樣頻率根據需要設定。具體的實施步驟如下：