[发明专利]光伏蓄电池并网逆变器提高并网点功率因数控制系统

说明书

技术领域

本发明属于新能源发电控制应用领域，具体涉及一种并网逆变器提高并网点功率因数控制系统。

背景技术

随着光伏发电技术的不断改善和并网规模不断扩大，光伏发电正逐步摆脱依靠政府补贴和示范工程模式向商业化发展。同时由于新能源发电对电网的渗透率的不断增加，其对电网的影响越来越不可忽略，电网的维护成本也越来越大，因此其应积极参与电网协调建设和调度运行，对电网实现有力支持和补充。风电、太阳能发电的间歇性也带来了矛盾，对储能技术有了更高的要求。以家庭单位及城市建筑为载体的光伏建筑一体化呈现广阔前景，以岛屿微电网独立运行系统为典型管理系统呈现出典型微网管理系统。同时并行问题应运而生，部分地区光伏电站与配套电网建设不同步、项目管理不规范、标准和质量管理薄弱的问题也很突出，普遍存在弃光现象。以微电网为代表的分布式发电能量管理系统亟待完善。制约光伏发电最大的障碍依然是其较传统电力的高发电成本，因此在不断提高发电效率的同时充分利用其自身发电特点提高设备利用率也是当前研究热点之一。分布式发电利用自身特点，实现功能多元化、灵活用电，充分利用自身设备以降低发电成本。

发明内容

本发明正是应光伏发电自身特点及系统运行解决方案的需求，针对光伏电站运行经济可行性等问题，提出一种光伏蓄电池并网逆变器提高并网点功率因数控制系统，提供一种分层控制策略，结合蓄电池储能管理和逆变器控制器部分以并网点功率因数及系统运行工况为依据，控制逆变器功率外环控制及MPPT控制来给定交流电流内环控制来实现对逆变器控制的方法，达到灵活控制逆变器功率输出且动态提高并网点功率因数。为此，本发明采用如下的技术方案：

一种光伏蓄电池并网逆变器提高并网点功率因数控制系统，具体提供一种基于分层控制系统，控制系统包括上层控制和底层控制，其中上层控制为系统工作模式选择、下层控制器参数给定等；下层控制为蓄电池充放电控制、逆变器内外环控制。控制系统根据当前采样数据(光伏电池最大功率、负荷功率、电网供电功率)和系统额定容量，实现灵活控制逆变器输出有功无功即在尽可能输出有功功率同时通过提供无功功率提高并网点功率因数。通过控制功率外环和MPPT外环之间模式切换间接控制内环电流避免系统容量越限。利用蓄电池充放电提高光伏电池利用率和实现系统全天不间断运行。

所述的系统容量为100kVA，并网点功率因数标准为0.85，蓄电池容量为800Ah。

所述控制目标为保证并网点功率因数为前提尽可能输出有功功率。其中利用蓄电池充放电提高光伏电池利用率和实现系统不间断运行实时提供无功补偿。

所述的仿真平台为Matlab/Simulink，实验系统基于dSPACE1103实现理论验证和在线调试。

具体而言，具有如下的技术有益效果：

1)系统运行中设备利用率高；

2)底层控制技术较为简单；

3)系统发电成本得到降低；

4)功率因数得到显著提高，用户用电经济效益得到提高；

5)系统提高了电网供电能力；

6)控制参数可以在线实时修正。

附图说明

图1是基于光伏蓄电池发电系统结构图。

图2系统运行流程图。

图3系统运行模式切换图。

具体实施方式

图1为基于光伏蓄电池发电系统结构图，主结构电路主要由光伏电池、蓄电池、双向DC/DC、逆变器、子网负荷及电网等，其中控制系统包括上层控制分为数据处理、系统模式选择、储能管理、参数标定、底层控制器选择。图2为系统运行流程图，首先通过数据采样判断并选择系统运行模式，然后选择控制器并根据公式给出控制器参考值。图3为系统各个运行模式之间切换及状态条件。具体流程如下：

首先，通过采样测量电网供电功率P_G、Q_G，负荷功率P_L、Q_L，光伏电池最大功率P_mpp，蓄电池端口电压U_bat，针对不同运行工况，由并网点功率因数计算出逆变器输出的期望无功功率ΔQ、逆变器输出有功无功功率给定值P_ref、Q_ref：

(1)在光伏电池输出最大功率大于10kW时：

①当并网点功率因数大于0.85即ΔQ≤0，逆变器运行在单位功率因数状态下，且光伏电池运行在最大功率点。