[發明專利]一種大型光伏并網系統直流側電壓穩定控制方法

有效

• 申請號: 202011263974.0
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112271754B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 張前進;劉宿城;劉曉東;方煒
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種大型光伏并網系統直流側電壓穩定控制方法，屬于光伏發電技術領域，包括以下步驟：S1：將大型光伏系統中的電網阻抗等效到單逆變器并網系統；S2：通過逆變側電壓矢量三角形關系得到系統并網輸出功率曲線；S3：根據系統并網輸出功率曲線得到不同電網阻抗條件下系統的輸出功率最大值；S4：根據系統輸出功率最大值設計MPPT跟蹤方法使直流側功率輸入和輸出功率平衡。本發明通過在傳統MPPT算法中加入功率平衡語句實現直流側輸入與輸出功率的實時平衡，避免了電網故障，無功及儲能控制不足等情況下，系統直流側電壓的控制不穩定問題。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，具體涉及一種大型光伏并網系統直流側電壓穩定控制方法。

背景技術

為了解決環境污染和能源短缺問題，發展可再生能源受到了世界各國越來越多的重視。光伏發電作為可再生能源的重要組成部分正迅速發展。隨著光伏發電系統的發展，光伏并網系統的規模越來越大，承擔的電力供應責任也越來越大，其穩定性直接關系到相應的供電負荷及電力系統的可靠穩定運行。然而，大型光伏電站多位于遠離負荷中心的偏遠地區。一方面，并網接入地電網比較薄弱，另一方面，電網容易發生故障，使光伏電站面臨極弱電網情況。這兩方面的特點可以由并網系統中較大的等效電網阻抗來表征。等效電網阻抗對并網系統的穩定運行和并網電能質量有著重要的影響。一方面，等效電網阻抗與逆變器輸出阻抗相互作用，容易使系統產生諧波諧振現象。另一方面，較大的等效電網阻抗會導致系統出現電壓問題。

目前的研究主要集中在分析等效電網阻抗對逆變器電流控制和鎖相控制的影響并提出相應的穩定性提高方法。然而，光伏并網系統中，兩級式光伏并網逆變器中間直流側電壓的穩定性也受等效電網阻抗的影響。針對直流側電壓的穩定性問題，目前大部分研究集中在系統靜態工作點存在的情況下，直流側電壓的小信號穩定性分析及控制器優化設計方面；并沒有考慮逆變器前級MPPT控制與逆變器輸出能力之間的矛盾，沒有注意到電網阻抗引起的功率限制現象。這種功率限制現象在大型光伏并網系統中更容易產生，當系統輸出功率與直流側輸入功率不平衡時，不平衡功率將會導致直流側電壓控制失去靜態工作點而使系統發生振蕩不穩定現象，從而威脅供電安全及可靠性。因此，提出一種大型光伏并網系統直流側電壓穩定控制方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：如何解決大型光伏并網系統中因直流側輸入與輸出功率不平衡導致的直流側電壓控制不穩定問題，提供了一種大型光伏并網系統直流側電壓穩定控制方法。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發明包括以下步驟：

S1：將大型光伏系統中的電網阻抗等效到單逆變器并網系統；

S2：通過逆變側電壓矢量三角形關系得到系統并網輸出功率曲線；

S3：根據系統并網輸出功率曲線得到不同電網阻抗條件下系統的輸出功率最大值；

S4：根據系統輸出功率最大值設計MPPT跟蹤算法使直流側功率輸入和輸出功率平衡。

更進一步地，所述步驟S1的具體過程如下：

S11：根據電流控制框圖得到并網輸出電流的表達式：

I_pv＝T_i(s)I_pvref+Y_pv(s)V_pv

其中，I_pvref，V_pv分別為并網電流參考值和并網輸出電壓；T_i(s)、Y_pv(s)分別為參考電流和逆變器輸出電壓到逆變器輸出電流的傳遞函數；

S12：將單臺逆變器由一個電流源并聯一個導納來表示，得到其諾頓等效電路；

S13：根據單臺逆變器諾頓等效電路得到大型光伏并網系統等效電路并化簡為單逆變器并網系統。