[發明專利]一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制方法

有效

• 申請號: 201710456029.4
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107332271B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 嚴干貴;賈祺;蔡玉汝;李泳霖
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

本發明是一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制方法，其特點是，包括測量光伏逆變器的三相端電壓，經過虛擬端電壓控制生成三相虛擬端電壓，經過鎖相環輸出相位，再經過派克變換處理得到d、q軸分量，測量逆變器三相電流，經過派克變換處理得到d、q軸分量；以追蹤直流電壓為目標，求得有功電流d軸分量參考值；以追蹤端電壓為目標，求得有功電流q軸參考值，計算出光伏逆變器d軸輸出電壓U_d，q軸輸出電壓U_q，經過派克反變換處理得到光伏逆變器調制量v_a、v_b、v_c，進而驅動光伏逆變器，提高弱交流系統條件下光伏發電的運行穩定性。

技術領域

本發明涉及光伏發電領域，是一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制方法。

背景技術

太陽能資源豐富、可持久續用，是目前具有大規模商業化開發潛能的可再生能源之一，許多國家已經做出大規模開發太陽能發電的決策和規劃。截至2016年底，我國光伏發電累計裝機容量達到7742萬千瓦，預計2020年光伏裝機容量達1.5億千瓦，每年新增容量2000萬千瓦左右，光伏發電呈現快速發展態勢。

由于受資源稟賦約束，大規模光伏發電多位于電網結構薄弱的沙漠/半沙漠地帶，經逆變器并網。隨著光伏并網發電容量的增加，電網阻抗不可忽略，導致所接入電網呈現弱交流電網特性。并網點電壓受光伏陣列輸出功率擾動、電網擾動等多方面影響，易產生波動。波動的并網點電壓反過來影響光伏逆變器控制系統的動態，基于理想電網條件假設的光伏逆變器控制系統設計被破壞，光伏逆變器的控制適應性面臨挑戰，其運行穩定性得到廣泛關注。

為提高光伏發電接入弱交流系統運行穩定性，現有技術提出了一種基于光伏發電系統的小信號模型優化設計光伏逆變器的控制器方法，但是，由于弱交流系統條件下光伏逆變器的各控制環路間交互影響，現有的控制方法并不適用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種科學合理，適用性強，效果佳的基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制方法，通過在控制系統引入虛擬端電壓，可等效地減小電網阻抗，提高弱交流系統條件下光伏發電的運行穩定性。

解決其技術問題采用的技術方案是，一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制方法，其特征是，它包括以下步驟：

1)測量光伏逆變器的三相端電壓u_ta、u_tb、u_tc，經過虛擬端電壓控制生成三相虛擬端電壓U_tavir、U_tbvir、U_tcvir，再經過鎖相環后，輸出的相位為θ_pllvir，將三相虛擬端電壓U_tavir、U_tbvir、U_tcvir經過派克變換處理得到d軸分量的有功電壓U_tdvir、q軸分量的無功電壓U_tqvir，通過PLL跟蹤交流母線電壓相位，保持虛擬端電壓相量與d軸重合；測量逆變器三相電流i_a、i_b、i_c經過派克變換處理得到d軸分量的有功電流i_d、q軸分量的無功電流i_q；

2)以追蹤直流電壓為目標，給定一個直流電壓的參考值U_dcref，將直流電壓U_dc與直流電壓參考值U_dcref的電壓差值輸入到PI控制器中，經過PI控制器的時域表達式計算出一個d軸有功電流參考指令i_dref，PI控制器的時域表達式為

i_dref＝K_p(U_dc-U_dcref)+K_i∫(U_dc-U_dcref)dt；