[發(fā)明專利]光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)運(yùn)行中均流控制指令電流生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510996888.3
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105406513B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 戴偉;郭亮;孫向東;安少亮;任碧瑩;馬富榮;羅彎彎
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆希望電子有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京中恒高博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11249
• 代理人: 姜萬林

1.一種光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)運(yùn)行中均流控制指令電流生成方法,所述光伏并網(wǎng)逆變器為不少于兩臺相同容量的光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián),其特征在于，所述方法包括以下步驟：

指定其中一臺所述光伏并網(wǎng)逆變器為主機(jī)，其余的逆變器為從機(jī)；所述主機(jī)通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時獲得各個所述從機(jī)所采集的各自光伏陣列支路電流，且同時所述主機(jī)采集自身光伏陣列支路電流，所述主機(jī)將所有光伏陣列支路電流相加后為光伏陣列的總電流；

由于所述主機(jī)、從機(jī)的輸入電壓都是相同的光伏陣列電壓，所以主機(jī)還采集自身光伏陣列支路電壓且所述采集的光伏陣列支路電壓就是光伏陣列的總電壓；

由于主機(jī)、從機(jī)的輸入電壓都是相同的光伏陣列電壓，所以主機(jī)采集的光伏陣列支路電壓就是光伏陣列的總電壓，由主機(jī)根據(jù)光伏陣列的總電壓和總電流計算獲得光伏陣列總的輸出功率，從而利用經(jīng)典的擾動觀察法就可以計算出光伏陣列的最優(yōu)參考電壓，實(shí)際采集的光伏陣列電壓與該最優(yōu)參考電壓作差以及進(jìn)行比例積分控制，可以獲得系統(tǒng)總的有功電流指令根據(jù)系統(tǒng)功率因數(shù)要求可以獲得系統(tǒng)總的無功電流指令假設(shè)需要N臺逆變器并聯(lián)運(yùn)行，則將作為每臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給各個從機(jī)；

所述光伏并網(wǎng)逆變器具有以下三種工作情況：第一種工作情況，太陽光照強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，使得一臺逆變器從停止?fàn)顟B(tài)投入運(yùn)行；第二種工作情況，太陽光照強(qiáng)度明顯減弱，使得一臺逆變器從運(yùn)行狀態(tài)退出運(yùn)行；第三種工作情況，太陽光照強(qiáng)度變化不大，各臺正在運(yùn)行的逆變器繼續(xù)保持運(yùn)行；

第1種情況：1)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)正在并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，若光伏陣列輸出的總功率P沒有超過1號逆變器的額定容量，則只有1號逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并按照和進(jìn)行運(yùn)行；

若光伏陣列輸出的總功率P超過了1臺逆變器的額定容量，而小于2臺逆變器的額定容量，則主機(jī)先迅速向光伏陣列電壓增加的方向擾動，使得1號主機(jī)逆變器處于額定輸出功率狀態(tài)，此時光伏陣列處于限功率運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)1號主機(jī)逆變器達(dá)到額定輸出功率時，保持此時的光伏陣列輸出電壓不變，也保持此時的1號主機(jī)逆變器有功電流指令和無功電流指令不變；然后，2號從機(jī)逆變器開環(huán)進(jìn)行設(shè)定有功電流指令無功電流指令一直等于零，有功電流指令首先從零電流開始啟動，主機(jī)通過通信方式獲得2號從機(jī)的光伏陣列支路電流，主機(jī)也采集自身光伏陣列支路電流，主機(jī)將兩個光伏陣列支路電流相加作為光伏陣列的總電流,主機(jī)采集光伏陣列支路電壓,從而計算光伏陣列總的輸出功率，若該光伏陣列總的輸出功率大于前一次總的輸出功率比較，則保持光伏陣列輸出電壓不變，1號主機(jī)逆變器輸出電流指令不變，2號從機(jī)逆變器的有功電流指令按照式(1)計算，其中，表示前一次有功電流指令，表示當(dāng)前有功電流指令，表示電流擾動步長；

直到光伏陣列總的輸出功率剛好不大于前一次總的輸出功率時，此時1號主機(jī)利用經(jīng)典的擾動觀察法計算光伏陣列的最優(yōu)參考電壓，實(shí)際采集的光伏陣列電壓與該最優(yōu)參考電壓作差以及進(jìn)行比例積分控制，可以獲得系統(tǒng)總的有功電流指令根據(jù)系統(tǒng)功率因數(shù)要求可以獲得系統(tǒng)總的無功電流指令將作為兩臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)，1號主機(jī)和2號從機(jī)兩臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制，如此反復(fù)，直到達(dá)到了最大功率點(diǎn)，且兩臺逆變器輸出功率相同，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)均流狀態(tài)為止；

2)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)和2號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，若光伏陣列輸出的總功率P沒有超過1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器兩臺逆變器的額定容量，則1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為兩臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)，1號主機(jī)和2號從機(jī)兩臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；

若光伏陣列輸出的總功率P超過了兩臺逆變器的額定容量，而小于3臺逆變器的額定容量，則1號主機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為兩臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令通過通信方式，1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器都先迅速向光伏陣列電壓增加的方向擾動，使得1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器都處于額定輸出功率狀態(tài)，此時光伏陣列處于限功率運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器都達(dá)到額定輸出功率時，保持此時的光伏陣列輸出電壓不變，也保持此時的1號主機(jī)逆變器的有功電流指令和無功電流指令等于2號從機(jī)逆變器的有功電流指令和無功電流指令且保持不變，然后，3號從機(jī)逆變器開環(huán)進(jìn)行設(shè)定有功電流指令無功電流指令一直等于零，有功電流指令首先從零電流開始啟動，主機(jī)通過通信方式獲得2號、3號從機(jī)的光伏陣列支路電流，主機(jī)也采集自身光伏陣列支路電流，主機(jī)將三個光伏陣列支路電流相加作為光伏陣列的總電流,主機(jī)采集光伏陣列支路電壓,從而計算光伏陣列總的輸出功率，若該光伏陣列總的輸出功率大于前一次總的輸出功率比較，則保持光伏陣列輸出電壓不變，1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器的輸出電流指令都不變，3號從機(jī)逆變器的有功電流指令按照式(2)計算，其中，表示前一次有功電流指令，表示當(dāng)前有功電流指令，表示電流擾動步長；

直到光伏陣列總的輸出功率剛好不大于前一次總的輸出功率時，此時1號主機(jī)利用經(jīng)典的擾動觀察法計算光伏陣列的最優(yōu)參考電壓，實(shí)際采集的光伏陣列電壓與該最優(yōu)參考電壓作差以及進(jìn)行比例積分控制，可以獲得系統(tǒng)總的有功電流指令根據(jù)系統(tǒng)功率因數(shù)要求可以獲得系統(tǒng)總的無功電流指令將作為三臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)和3號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)和3號從機(jī)三臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；如此反復(fù)，直到達(dá)到了最大功率點(diǎn)，且三臺逆變器輸出功率相同，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)均流狀態(tài)為止；

3)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，若光伏陣列輸出的總功率P沒有超過x臺逆變器的額定容量，則1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為x臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)、…、x號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x號從機(jī)x臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；

若光伏陣列輸出的總功率P超過了x臺逆變器的額定容量，而小于x+1臺逆變器的額定容量，則1號主機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為x臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令通過通信方式，1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器…、x號從機(jī)逆變器都先迅速向光伏陣列電壓增加的方向擾動，使得1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器…、x號從機(jī)逆變器都處于額定輸出功率狀態(tài)，此時光伏陣列處于限功率運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器…、x號從機(jī)逆變器都達(dá)到額定輸出功率時，保持此時的光伏陣列輸出電壓不變，也保持此時的1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器的有功電流指令都相等以及無功電流指令也相等，且保持不變；然后，x+1號從機(jī)逆變器開環(huán)進(jìn)行設(shè)定有功電流指令無功電流指令一直等于零，有功電流指令首先從零電流開始啟動，主機(jī)通過通信方式獲得2號、…、x號從機(jī)的光伏陣列支路電流，主機(jī)也采集自身光伏陣列支路電流，主機(jī)將x+1個光伏陣列支路電流相加作為光伏陣列的總電流,主機(jī)采集光伏陣列支路電壓,從而計算光伏陣列總的輸出功率，若該光伏陣列總的輸出功率大于前一次總的輸出功率比較，則保持光伏陣列輸出電壓不變，1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器的輸出電流指令都不變，x+1號從機(jī)逆變器的有功電流指令按照式(3)計算，其中，表示前一次有功電流指令，表示當(dāng)前有功電流指令，表示電流擾動步長；

直到光伏陣列總的輸出功率剛好不大于前一次總的輸出功率時，此時1號主機(jī)利用經(jīng)典的擾動觀察法計算光伏陣列的最優(yōu)參考電壓，實(shí)際采集的光伏陣列電壓與該最優(yōu)參考電壓作差以及進(jìn)行比例積分控制，可以獲得系統(tǒng)總的有功電流指令根據(jù)系統(tǒng)功率因數(shù)要求可以獲得系統(tǒng)總的無功電流指令將作為x+1臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)、…、x+1號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x+1號從機(jī)x+1臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；如此反復(fù)，直到達(dá)到了最大功率點(diǎn)，且x+1臺逆變器輸出功率相同，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)均流狀態(tài)為止；

第2種情況：1)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)正在并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯減弱，則1號主機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并按照和進(jìn)行運(yùn)行；當(dāng)光伏陣列輸出功率接近零時，1號主機(jī)逆變器停止運(yùn)行；

2)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)和2號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯減弱，則1號主機(jī)逆變器和2號從機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為兩臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)，1號主機(jī)和2號從機(jī)兩臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，1號主機(jī)和2號從機(jī)兩臺逆變器的輸出功率相等，且每臺逆變器的輸出功率大于50％單臺逆變器的額定容量，則系統(tǒng)沒有逆變器退出運(yùn)行；當(dāng)1號主機(jī)和2號從機(jī)兩臺逆變器的輸出功率相等，且出現(xiàn)每臺逆變器的輸出功率不大于50％單臺逆變器的額定容量時，1號主機(jī)逆變器保持此時的光伏陣列輸出電壓不變，也保持此時的有功電流指令以及無功電流指令不變，2號從機(jī)逆變器開環(huán)進(jìn)行設(shè)定有功電流指令和無功電流指令且按照式(4)、(5)計算，其中，表示前一次無功電流指令，表示當(dāng)前無功電流指令，表示電流擾動步長，當(dāng)小于零時，使其等于零；當(dāng)接近零時，2號從機(jī)逆變器停止運(yùn)行；然后，1號主機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并按照和進(jìn)行運(yùn)行；

3)假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度明顯減弱，則1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為x臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)、…、x號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x號從機(jī)x臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；當(dāng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x號從機(jī)x臺逆變器的輸出功率相等，且每臺逆變器的輸出功率大于1/x單臺逆變器的額定容量，則系統(tǒng)沒有逆變器退出運(yùn)行；當(dāng)1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x號從機(jī)x臺逆變器的輸出功率相等，且出現(xiàn)每臺逆變器的輸出功率不大于1/x單臺逆變器的額定容量時，1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)、…、x-1號從機(jī)保持此時的光伏陣列輸出電壓不變，也保持它們此時的有功電流指令以及無功電流指令不變，x號從機(jī)逆變器開環(huán)進(jìn)行設(shè)定有功電流指令和無功電流指令且按照式(6)、(7)計算，其中，表示前一次無功電流指令，表示當(dāng)前無功電流指令，表示電流擾動步長；當(dāng)小于零時，使其等于零；當(dāng)接近零時，x號從機(jī)逆變器停止運(yùn)行，然后，1號主機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為x-1臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)、…、x-1號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x-1號從機(jī)x-1臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；

第3種情況：假設(shè)1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行，此時太陽光照強(qiáng)度變化不大，則1號主機(jī)逆變器、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器根據(jù)上述系統(tǒng)指令電流的控制算法進(jìn)行計算系統(tǒng)總的有功電流指令和總的無功電流指令并將作為x臺光伏逆變器的有功電流指令和無功電流指令主機(jī)通過通信方式將計算獲得的有功電流指令和無功電流指令發(fā)送給2號從機(jī)、…、x號從機(jī)，1號主機(jī)、2號從機(jī)、…、x號從機(jī)x臺逆變器按照有功電流指令和無功電流指令進(jìn)行控制；

其中，1≤N≤k，k≥2，當(dāng)?shù)?種情況，1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時，x<k-1；當(dāng)?shù)?種情況下,1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時，x≤k；當(dāng)?shù)?種情況下，1號光伏逆變器作為主機(jī)、2號從機(jī)逆變器、…、x號從機(jī)逆變器正在并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時，x≤k。