[发明专利]一种多功能光伏并网控制方法设计

说明书

技术领域

基于能源、环境和经济可持续发展的要求，对传统电网进行设计换代，开发智能型、充分利用可再生能源发电是21世纪电网改造的方向。分布式光伏发电由于采用了大量的绿色清洁的太阳能且能为用户提供可靠的、高质量的电能而成为今后电网发展的重要组成部分。迄今为止，分布式光伏发电的并网运行处于发展阶段，所以增加分布式光伏发电并网控制的研究设计是非常必要的。

本发明——一种多功能光伏并网控制方法设计，主要针对在配电网络的末端，特别是远离电网的边远地区，负载的无功波动将会对电网供电电压产生较大的影响，进而影响到该节点上的其他负荷。如果能够利用光伏发电系统调节并网节点的交流电压，将会对光伏发电系统的应用产生积极的影响，具有十分重要的意义。

针对上述问题，本发明是一种基于最大功率点跟踪(MPPT)与电压控制相结合的三相光伏并网控制策略，使光伏系统在实现最大功率点跟踪的同时，还能够控制并网接入点处系统侧的交流电压，维持系统的电压恒定，以此节省相应设备的投资，提升光伏并网发电系统的应用前景。本发明使得分布式光伏发电并网提供频率支持成为可能，为推进我国智能电网的发展，起到了积极的作用。

背景技术

分布式光伏发电是电网改造、开发智能型、充分利用可再生能源的发电的一个典型代表，然而在分布式光伏发电并网功能上，没有一个明确的方法的范例，因此通过光伏发电和蓄电池配合为电网提供频率支撑的方法设计是非常有必要的，这在推进新技术发展的同时，又达到了显著的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种行之有效的光伏发电系统并网控制的设计方法，为电网提供更多的电能，促进光伏产业的发展。

本发明包括：光伏发电模型，蓄电池模型，控制结构模型，DC／DC控制器，DC／AC控制器，耦合电感器，断路器，工业负荷模型，功率测量装置。

光伏发电模型是用于实际模拟在不同光照条件、不同环境温度的光伏发电功率输出。

蓄电池模型与DC／DC控制器是主要模拟蓄电池的不同荷电状态的充放电情况。

DC／AC控制器是模拟控制分布式电源并网，耦合电感器是模拟确保线路阻抗呈现感性。

功率检测装置用于检测电网实时的有功功率和无功功率。

MPPT-电压控制器是用于对DC／AC控制器产生特定功能的控制。

附图说明

图1是光伏蓄电池发电系统联网运行整体原理结构图；

图2是MPPT-电压控制策略图；

实施方案

下面结合实例和附图对本发明—一种多功能光伏并网控制方法设计作详细说明。

如图1所示，光伏单元不采用DC／DC控制器，光伏发电单元与经过DC／DC控制器的蓄电池连接在同一条直流母线上，直流母线连接双向DC／AC控制器，通过断路器S1连接工业负荷模型，再连接耦合电感器，该耦合电感器可被断路器S3旁路，最后经过断路器S2与主电网连接。图1中，控制系统分为3个部分：锁相环模块、MPPT-电压控制器模块和脉冲波调制模块(PWM波)。锁相环模块用来保证光伏系统并网电流(Iabc)与系统电压(Us)同步，输出Sin_cos信号给MPPT-电压控制器。MPPT-电压控制器接收到直流电压(Udc)、直流电流(Idc)、并网电流、交流电压的实测值(Urms)和参考值(Uref)，经过MPPT-电压控制策略控制后，产生调制波(uabc)，送至脉冲波调制模块，控制光伏发电从直流变换到交流的过程。

如图2所示，一种基于最大功率点跟踪(MPPT)与电压控制相结合的三相光伏并网控制策略，其设计思想如下：

在实际的光伏并网发电系统中，其直流端并联有稳压电容C，因此，可以利用该电容，控制其输出并网电流的无功分量，以此来维持并网系统侧交流电压的恒定。同时通过MPPT来控制并网电流的有功分量完成对有功输出的控制。即通过MPPT-电压的控制策略，分别来控制并网电流的有功和无功分量，实现光伏并网的最大功率点输出和维持节点电压恒定。

如图2所示，该控制策略采取的是双闭环控制结构，其外环为电压环，内环为并网电流环。通过abc／dq0变换，将并网电流解耦为有功分量和无功分量2部分。

对于有功分量而言，将最大功率点跟踪模块(MPPT)的输出值(Um)作为参考值，将该值与光伏阵列的实际工作电压(Udc)进行比较，其偏差经过比例积分(PI)调节后所得到的值(Idref)作为并网电流环的电流有功分量参考值。