[發明專利]一種基于模塊化多電平換流器的光伏并網控制方法

有效

• 申請號: 201410295096.9
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104092239B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 趙倩;郝俊芳;張群;嚴兵;王柏恒;陳朋
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/483
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種基于模塊化多電平換流器的光伏并網控制方法，屬于多電平電力電子功率變換器控制及新能源并網領域。?

背景技術

近年來，隨著環境污染和能源枯竭問題越來越嚴重，太陽能作為一種清潔的可再生能源，已經越來越多的受到世界各國的重視，我國開發和利用可再生能源，優化能源結構的力度也不斷加大。目前，光伏發電各項技術已經趨于成熟，光伏電站的大型化和并網化將是今后的發展方向和研究重點。但是，隨著光伏產業的迅速發展，光伏發電容量的大幅度提升，一些問題也相應的突顯出來，例如光伏陣列發電效率低、并網發電對電網產生的各種影響、并網逆變器需滿足更高的要求等等。?

在大型光伏并網發電系統中，光伏陣列的數量數以萬計，最大限度的提高光伏陣列的太陽能利用率，讓其盡可能工作在最大功率狀態，將會大幅度提高光伏系統的發電效率。因此許多學者和專家都致力于光伏陣列最大功率跟蹤技術的研究，在現有算法的基礎上進行改進或者提出新的算法；作為光伏并網系統的核心和關鍵，并網逆變器需要滿足諸多的要求，能實現最大功率跟蹤，滿足電網電能質量要求，具有更大的單體容量、更高的電壓等級，有功無功實現解耦控制等等。目前，很多學者都在研究光伏并網逆變器的控制算法。?

發明內容

本發明的目的是提供一種基于模塊化多電平換流器的光伏并網控制方法，以提高光伏陣列的太陽能利用率，實現有功無功的單獨控制。?

本發明為解決上述技術問題而提供一種基于模塊化多電平換流器的光伏并?網控制方法，該并網控制方法包括以下步驟：?

1)在光伏并網系統啟動階段，檢測每個光伏陣列的輸出電壓和電流，將產生的電能經直流變換電路給每個子模塊的電容充電，使其達到預定值；?

2)采用定直流電壓電壓控制確定有功電流的參考值，采用定交流電壓控制確定無功電流的參考值；?

3)將得到有功電流參考值和無功電流參考值進行電流控制，得到MMC逆變輸出基波電壓的參考值；?

4)以得到的基波電壓的參考值對MMC各子模塊進行閥級控制，觸發各相橋臂中相應子模塊上的開關器件，控制各子模塊的投入或切除。?

所述步驟1)每個子模塊對應的光伏陣列采用擾動觀察法對其進行最大功率跟蹤，使每個光伏陣列工作在最大功率點。?

所述步驟2)中采用定直流電壓的控制過程如下：?

檢測換流器輸出直流電壓的實測值Ud，將其與直流電壓的參考值Udref的偏差進行PI調節，將調節后得到的修正量加上直流電流測量值idc與K的乘積，得到結果即為有功電流的參考值，其中K＝2U_dref/3U_sd。?

所述步驟2)中無功電流的參考值的確定過程如下：?

檢測換流器輸出交流電壓的實測值Uabc，對其進行dq變換得到d軸電壓分量Usd，將Usd與其參考值Usd*的偏差進行PI調節，調節后得到的修正量即無功電流的參考值。?

所述步驟3)中的電流控制的具體過程如下：?

檢測換流器輸出交流電的實測值iabc，對其進行dq變換得到d、q軸電流分量isd、isq；將isd和isq分別與有功電流參考值和無功電流參考值進行比較，差值分別進行PI調節；將調節后得到的修正量分別與d、q軸電流間的耦合項及電網電壓的d、q軸分量U_sd、U_sq進行運算，運算結果經坐標變換后為MMC逆變輸出基波電?壓d、q軸的參考值。?

所述步驟4)閥級控制過程為：?

A)根據MMC逆變輸出基波電壓的參考值采用PWM調制技術確定每相上下橋臂分別需要投入的子模塊個數；?

B)采集各子模塊電容電壓值，并對其進行從大到小或從小到大的排序；?

C)根據上下橋臂需要投入的子模塊個數、實際電容電壓的大小順序和橋臂電流的方向，控制相應子模塊的投切，以維持各子模塊電容電壓的恒定。?

所述的步驟C)中確定子模塊投切的原則為：?

如果橋臂電流處于為子模塊電容充電狀態，則根據電容電壓的排序，從電容電壓值較小的子模塊開始，按順序投入相應數量的子模塊，其余的全部切除；?

如果橋臂電流處于為子模塊電容放電狀態，則根據電容電壓的排序，從電容電壓值較大的子模塊開始，按順序投入相應數量的子模塊，其余的全部切除。?