[發明專利]一種兩級式光伏并網發電優化裝置、控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010856619.8
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112103992A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 陳春萌;方保民;張舒捷;曲立楠;陳寧;盧國強;趙東寧;楊凱璇
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國網青海省電力公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J1/02;H02J1/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及一種兩級式光伏并網發電優化裝置、控制系統及方法，包括：二倍頻抑制單元，用于濾除中壓直流母線的電壓和中壓直流母線側的電感電流中的二倍頻分量；控制單元，用于根據中壓直流母線的電壓指令值、中壓直流母線的電流和中壓直流母線側的電感電流、濾除二倍頻分量的中壓直流母線的電壓和濾除二倍頻分量的中壓直流母線側的電感電流確定通過低壓直流母線與光伏系統連接的DC/DC變換器的輸入電流最優指令值；本發明可以在兩級式光伏并網發電發生低電壓故障時，抑制中壓直流母線電壓的二倍頻波動，提高了中壓直流母線的電能質量。

技術領域

本發明涉及新能源發電控制技術領域，具體涉及一種兩級式光伏并網發電優化裝置、控制系統及方法。

背景技術

兩級式光伏并網發電系統以中壓直流母線匯集站內光伏系統的電能，并通過并網逆變器集中送入交流電網，可顯著減少站內電纜用量，同時具有更高的發電能效。如圖1所示，與傳統分散逆變式光伏系統的結構相比，兩級式光伏并網發電系統在光伏陣列與并網逆變器間增設一級DC/DC變換器環節，且為滿足光伏能源接入中壓直流母線的高升壓比的要求，DC/DC變換器通常采用輸入并聯，輸出串聯的級聯結構。

然而，在交流電網發生電壓跌落時，兩級式光伏并網發電系統的中壓直流母線電壓會持續上升，超過一定限度后導致光伏電站脫網，不符合光伏發電站低電壓穿越能力的要求。在交流電網發生不平衡電壓跌落時，中壓直流母線電壓還會出現二倍頻波動，這會增加直流母線等效電容的充放電次數，減少其使用壽命，對于中壓直流母線上掛載的對電能質量要求高的負荷(如直流電機、電子精密儀器等)的正常工作也是不利的。

現有技術中，一種方法是使用卸荷電路以消耗故障穿越期間中壓直流母線上的差額功率，實現低電壓穿越，然而卸荷電路的成本與散熱問題突出；另一種方法是通過逆變器消除中壓直流母線電壓的上升和波動，但是對于兩級式光伏并網發電系統，此種方法會減小逆變器的控制自由度。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種兩級式光伏并網發電優化裝置、控制系統及方法，通過控制DC/DC變換器，使兩級式光伏并網發電系統的低電壓穿越，在提高中壓直流母線的電能質量的同時，提高了系統中逆變器的控制自由度。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種兩級式光伏并網發電優化裝置，其改進之處在于，所述裝置，包括：

二倍頻抑制單元，用于濾除中壓直流母線的電壓和中壓直流母線側的電感電流中的二倍頻分量；

控制單元，用于根據中壓直流母線的電壓指令值、中壓直流母線的電流和中壓直流母線側的電感電流、濾除二倍頻分量的中壓直流母線的電壓和濾除二倍頻分量的中壓直流母線側的電感電流確定通過低壓直流母線與光伏系統連接的DC/DC變換器的輸入電流最優指令值。

優選地，所述二倍頻抑制單元，包括：

第一陷波器，用于濾除中壓直流母線的電壓中的二倍頻分量；

第二陷波器，用于濾除中壓直流母線的電流中的二倍頻分量。

優選地，所述控制單元，包括：

電壓控制單元，用于根據中壓直流母線的電壓指令值和濾除二倍頻分量的中壓直流母線的電壓確定中壓直流母線側的電感電流指令值；

電流控制單元，用于根據中壓直流母線的電流、中壓直流母線側的電感電流、濾除二倍頻分量的中壓直流母線側的電感電流和中壓直流母線側的電感電流指令值確定通過低壓直流母線與光伏系統連接的DC/DC變換器的輸入電流最優指令值。

進一步地，所述電壓控制單元，包括：依次連接的第一減法器和第一PI控制器；

其中，所述第一減法器的輸入量為所述中壓直流母線的電壓指令值和所述濾除二倍頻分量的中壓直流母線的電壓；