[發(fā)明專利]基于逆下垂控制的光伏微網(wǎng)系統(tǒng)離/并網(wǎng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710708619.1
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107257140B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉鴻鵬;張偉;孫柏楠;周佳杰;王盼寶;劉桂花;王衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳昕

基于逆下垂控制的光伏微網(wǎng)系統(tǒng)離/并網(wǎng)控制方法，涉及離/并網(wǎng)切換領(lǐng)域。本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)下垂控制無法對逆變器輸出電流進(jìn)行直接控制，并網(wǎng)狀態(tài)下注入電網(wǎng)中的電能質(zhì)量不可控，并網(wǎng)電流波形無法達(dá)到理想狀態(tài)的問題。離并網(wǎng)狀態(tài)下均采用統(tǒng)一的電流型控制器，離網(wǎng)恒功率輸出模塊用來驅(qū)動(dòng)開關(guān)管T₀，從而使前級變換器輸出功率等于后級逆變器輸入的功率，離網(wǎng)逆變電壓輸出模塊用來驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路，從而穩(wěn)定直流母線電壓并輸出正弦交流電壓；并網(wǎng)功率最大化輸出模塊用來驅(qū)動(dòng)開關(guān)管T₀，從而實(shí)現(xiàn)逆變器最大功率的輸出，并網(wǎng)電流輸出模塊用以驅(qū)動(dòng)全橋逆變電路，從而穩(wěn)定直流母線電壓并使輸出電流單位功率因數(shù)并網(wǎng)。用于逆變器的離并網(wǎng)無縫切換。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光伏微網(wǎng)系統(tǒng)離/并網(wǎng)控制方法。屬于離/并網(wǎng)切換領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光伏微網(wǎng)具有兩種工作模態(tài)：并網(wǎng)運(yùn)行和離網(wǎng)運(yùn)行。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，光伏單元將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，在為用電負(fù)荷供電的同時(shí)將多余的電能饋入到電網(wǎng)中。離網(wǎng)運(yùn)行指光伏逆變器通過靜態(tài)開關(guān)斷開與大電網(wǎng)的連接，光伏單元的能量全部供給本地負(fù)荷，保證本地用電負(fù)荷的正常運(yùn)行。對應(yīng)于微網(wǎng)的兩種運(yùn)行模式，需要在控制層面設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制策略，實(shí)現(xiàn)在兩種運(yùn)行狀態(tài)下及切換瞬態(tài)的穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在離并網(wǎng)分別采用了電壓型和電流型兩套控制策略，對應(yīng)了靜態(tài)開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷狀態(tài)，控制策略的不同以及靜態(tài)開關(guān)動(dòng)作的延遲會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的切換沖擊。

針對傳統(tǒng)切換控制的缺點(diǎn)，有學(xué)者提出了在傳統(tǒng)切換控制策略基礎(chǔ)上的電壓電流加權(quán)控制。然而，該控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且仍然是基于傳統(tǒng)的離網(wǎng)電壓型控制和并網(wǎng)電流型控制，從本質(zhì)上未實(shí)現(xiàn)控制器在離并網(wǎng)狀態(tài)下的統(tǒng)一，仍然存在一定程度的離并網(wǎng)切換瞬態(tài)沖擊。還有學(xué)者提出了間接電流控制，其控制思想源自于對逆變器輸出端的穩(wěn)態(tài)電壓平衡關(guān)系。該方法對于穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行的離并網(wǎng)光伏逆變器具有良好的控制效果，然而間接電流控制應(yīng)用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)時(shí)響應(yīng)速度較慢。在控制過程中引入了非線性運(yùn)算，對控制器的處理速度要求較高，從一定程度上反而增加了系統(tǒng)的控制成本并降低了系統(tǒng)的可靠性。

下垂控制是廣泛應(yīng)用于逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的一種控制方法，其基本思想源自于同步電機(jī)的下垂外特性，引入下垂方程建立了逆變器輸出電壓幅值頻率和有功無功功率的線性關(guān)系。但是，傳統(tǒng)下垂控制在應(yīng)用于并網(wǎng)控制中存在諸多缺陷。其中，由于下垂方程入口參數(shù)包括逆變器輸出的有功和無功功率，因而控制速度被限制在了工頻周期，最外環(huán)的控制速度較慢，對瞬態(tài)的網(wǎng)側(cè)電壓波動(dòng)及直流輸入側(cè)的波動(dòng)無法實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。甚至，傳統(tǒng)下垂控制仍然無法對逆變器輸出電流進(jìn)行直接控制，并網(wǎng)狀態(tài)下注入電網(wǎng)中的電能質(zhì)量不可控，并網(wǎng)電流波形無法達(dá)到理想狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決傳統(tǒng)下垂控制無法對逆變器輸出電流進(jìn)行直接控制，并網(wǎng)狀態(tài)下注入電網(wǎng)中的電能質(zhì)量不可控，并網(wǎng)電流波形無法達(dá)到理想狀態(tài)的問題。現(xiàn)提供基于逆下垂控制的光伏微網(wǎng)系統(tǒng)離/并網(wǎng)控制方法。

基于逆下垂控制的光伏微網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)控制方法，所述光伏微網(wǎng)系統(tǒng)包括電容C₁、電容C_ac、電容C₂、二極管D、全橋逆變電路VD、開關(guān)管T₀、電感L和電感Lac；

電容C₁的兩端連接光伏陣列PV的輸出端，電容C₁的一端連接電感L的一端，電感L的另一端同時(shí)連接開關(guān)管T₀的集電極和二極管D的正極，開關(guān)管T₀的發(fā)射極、電容C₁的另一端和電容C₂的一端均連接全橋逆變電路VD的一個(gè)輸入端，電容C₂的另一端同時(shí)連接二極管D的負(fù)極和全橋逆變電路VD的另一個(gè)輸入端；