[发明专利]一种不平衡电网电压情况下光伏逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电控制技术领域，特别是提供了一种不平衡电网电压情况下光伏逆变器的控制方法。 

背景技术

目前，绝大多数的光伏逆变器控制策略都是基于理想电网电压。实际上，不平衡电网电压总是存在，特别是雷击、短路故障与大容量电机启动等因素造成电网电压不对称。这种情况下，由于电网电压中负序分量的存在，电网电压和并网电流在同步旋转坐标系下均存在2倍频脉动，此时光伏逆变器若仍采用电网电压对称时的控制策略，将无法有效控制电流负序分量，不但会导致输出电流波形畸变，增加逆变器的谐波损耗，还会引起直流侧电压2倍工频波动，缩短直流侧电容的寿命；直流侧电压2次谐波又会引发逆变器输出功率波动，从而影响光伏电池的最大功率跟踪控制，降低光伏电池的转换效率，甚至会出现逆变器功率控制不稳定而烧毁逆变器。随着光伏发电在我国应用的快速增长，其在接入电网特殊运行情况下的工作特性应予以足够的关注，研究不平衡电网电压情况下光伏逆变器控制策略，提高光伏系统的并网运行能力和故障穿越能力是非常必要的。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电网电压不平衡时光伏逆变器的控制方法，解决光伏逆变器在电压不平衡情况下的并网问题，并满足实际工程的需要。 

本发明依据瞬时功率理论，提出一种电压不平衡时光伏逆变器的输出电流参考值算法，通过分析基于该算法的光伏逆变器输出电流和功率，验证了该算法的优异性。无论是在电网电压平衡或不平衡条件下，本发明提供的控制策略都能较好地实现光伏逆变器并网运行且具有较好的动态性能。本发明包括：光伏系统的设计、电网电压不平衡时光伏逆变器的输出电流参考值算法的提出、采用所提出电流参考值算法的光伏逆变器输出功率的分析、光伏逆变器电流控制结构的设计。包括以下步骤 

步骤1：光伏系统的设计； 

步骤2：基于瞬时功率理论，提出一种电网电压不平衡时光伏逆变器的输出电流参考值算法； 

步骤3：对采用步骤2中电流参考值算法的光伏逆变器输出功率进行分析； 

步骤4：电网电压不平衡时光伏逆变器电流控制结构的设计。 

在所述步骤1中，光伏并网系统通常由光伏阵列、光伏逆变器、滤波器和主网组成。在本发明中，光伏阵列采用美国SEL实验室(Solar Energy Laboratory)提出的光伏电池5参数模型,该模型采用光伏电池单二极管等效物理数学模型来评估光伏阵 列的输出性能，其等效电路为一个电流源并联一个反向二极管和一个等效并联电阻，然后再串联一个等效串联电阻，共包含5个参数：光生电流(I_pv)、二极管反向饱和漏电流(I_o)、理想因子(a)、等效并联电阻(R_p)和等效串联电阻(R_s)。5参数光伏电池模型的I-V特性为： 

I=Ipv-I0[exp(V+RsIVta)-1]-V+RsIRp]]>

在所述步骤2中，根据瞬时功率理论，提出一种电网电压不平衡时光伏逆变器的输出电流参考值算法。 

由瞬时功率理论可知，任何与电压向量u同向的电流向量将会产生有功功率，而任何与电压向量u^┸(u^┸是电压向量u的正交向量)同向的电流向量将会产生无功功率。 

由于电网电压不平衡时，电压向量u和u^┸都含有负序分量，此时可设定光伏逆变器的输出电流参考值为：