[發(fā)明專利]一種不平衡電網(wǎng)電壓情況下光伏逆變器的控制方法

有效

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• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103956753A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐永海;黃浩;李科
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種不平衡電網(wǎng)電壓情況下光伏逆變器的控制方法。?

背景技術(shù)

目前，絕大多數(shù)的光伏逆變器控制策略都是基于理想電網(wǎng)電壓。實際上，不平衡電網(wǎng)電壓總是存在，特別是雷擊、短路故障與大容量電機啟動等因素造成電網(wǎng)電壓不對稱。這種情況下，由于電網(wǎng)電壓中負序分量的存在，電網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下均存在2倍頻脈動，此時光伏逆變器若仍采用電網(wǎng)電壓對稱時的控制策略，將無法有效控制電流負序分量，不但會導(dǎo)致輸出電流波形畸變，增加逆變器的諧波損耗，還會引起直流側(cè)電壓2倍工頻波動，縮短直流側(cè)電容的壽命；直流側(cè)電壓2次諧波又會引發(fā)逆變器輸出功率波動，從而影響光伏電池的最大功率跟蹤控制，降低光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，甚至會出現(xiàn)逆變器功率控制不穩(wěn)定而燒毀逆變器。隨著光伏發(fā)電在我國應(yīng)用的快速增長，其在接入電網(wǎng)特殊運行情況下的工作特性應(yīng)予以足夠的關(guān)注，研究不平衡電網(wǎng)電壓情況下光伏逆變器控制策略，提高光伏系統(tǒng)的并網(wǎng)運行能力和故障穿越能力是非常必要的。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電網(wǎng)電壓不平衡時光伏逆變器的控制方法，解決光伏逆變器在電壓不平衡情況下的并網(wǎng)問題，并滿足實際工程的需要。?

本發(fā)明依據(jù)瞬時功率理論，提出一種電壓不平衡時光伏逆變器的輸出電流參考值算法，通過分析基于該算法的光伏逆變器輸出電流和功率，驗證了該算法的優(yōu)異性。無論是在電網(wǎng)電壓平衡或不平衡條件下，本發(fā)明提供的控制策略都能較好地實現(xiàn)光伏逆變器并網(wǎng)運行且具有較好的動態(tài)性能。本發(fā)明包括：光伏系統(tǒng)的設(shè)計、電網(wǎng)電壓不平衡時光伏逆變器的輸出電流參考值算法的提出、采用所提出電流參考值算法的光伏逆變器輸出功率的分析、光伏逆變器電流控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計。包括以下步驟?

步驟1：光伏系統(tǒng)的設(shè)計；?

步驟2：基于瞬時功率理論，提出一種電網(wǎng)電壓不平衡時光伏逆變器的輸出電流參考值算法；?

步驟3：對采用步驟2中電流參考值算法的光伏逆變器輸出功率進行分析；?

步驟4：電網(wǎng)電壓不平衡時光伏逆變器電流控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計。?

在所述步驟1中，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)通常由光伏陣列、光伏逆變器、濾波器和主網(wǎng)組成。在本發(fā)明中，光伏陣列采用美國SEL實驗室(Solar?Energy?Laboratory)提出的光伏電池5參數(shù)模型,該模型采用光伏電池單二極管等效物理數(shù)學模型來評估光伏陣?列的輸出性能，其等效電路為一個電流源并聯(lián)一個反向二極管和一個等效并聯(lián)電阻，然后再串聯(lián)一個等效串聯(lián)電阻，共包含5個參數(shù)：光生電流(I_pv)、二極管反向飽和漏電流(I_o)、理想因子(a)、等效并聯(lián)電阻(R_p)和等效串聯(lián)電阻(R_s)。5參數(shù)光伏電池模型的I-V特性為：?

I=Ipv-I0[exp(V+RsIVta)-1]-V+RsIRp]]>

在所述步驟2中，根據(jù)瞬時功率理論，提出一種電網(wǎng)電壓不平衡時光伏逆變器的輸出電流參考值算法。?

由瞬時功率理論可知，任何與電壓向量u同向的電流向量將會產(chǎn)生有功功率，而任何與電壓向量u^┸(u^┸是電壓向量u的正交向量)同向的電流向量將會產(chǎn)生無功功率。?

由于電網(wǎng)電壓不平衡時，電壓向量u和u^┸都含有負序分量，此時可設(shè)定光伏逆變器的輸出電流參考值為：?