[发明专利]一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制方法

说明书

本发明是一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制方法，其特点是，包括测量光伏逆变器的三相端电压，经过虚拟端电压控制生成三相虚拟端电压，经过锁相环输出相位，再经过派克变换处理得到d、q轴分量，测量逆变器三相电流，经过派克变换处理得到d、q轴分量；以追踪直流电压为目标，求得有功电流d轴分量参考值；以追踪端电压为目标，求得有功电流q轴参考值，计算出光伏逆变器d轴输出电压U_d，q轴输出电压U_q，经过派克反变换处理得到光伏逆变器调制量v_a、v_b、v_c，进而驱动光伏逆变器，提高弱交流系统条件下光伏发电的运行稳定性。

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，是一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制方法。

背景技术

太阳能资源丰富、可持久续用，是目前具有大规模商业化开发潜能的可再生能源之一，许多国家已经做出大规模开发太阳能发电的决策和规划。截至2016年底，我国光伏发电累计装机容量达到7742万千瓦，预计2020年光伏装机容量达1.5亿千瓦，每年新增容量2000万千瓦左右，光伏发电呈现快速发展态势。

由于受资源禀赋约束，大规模光伏发电多位于电网结构薄弱的沙漠/半沙漠地带，经逆变器并网。随着光伏并网发电容量的增加，电网阻抗不可忽略，导致所接入电网呈现弱交流电网特性。并网点电压受光伏阵列输出功率扰动、电网扰动等多方面影响，易产生波动。波动的并网点电压反过来影响光伏逆变器控制系统的动态，基于理想电网条件假设的光伏逆变器控制系统设计被破坏，光伏逆变器的控制适应性面临挑战，其运行稳定性得到广泛关注。

为提高光伏发电接入弱交流系统运行稳定性，现有技术提出了一种基于光伏发电系统的小信号模型优化设计光伏逆变器的控制器方法，但是，由于弱交流系统条件下光伏逆变器的各控制环路间交互影响，现有的控制方法并不适用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的基于虚拟端电压的光伏发电运行控制方法，通过在控制系统引入虚拟端电压，可等效地减小电网阻抗，提高弱交流系统条件下光伏发电的运行稳定性。

解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)测量光伏逆变器的三相端电压u_ta、u_tb、u_tc，经过虚拟端电压控制生成三相虚拟端电压U_tavir、U_tbvir、U_tcvir，再经过锁相环后，输出的相位为θ_pllvir，将三相虚拟端电压U_tavir、U_tbvir、U_tcvir经过派克变换处理得到d轴分量的有功电压U_tdvir、q轴分量的无功电压U_tqvir，通过PLL跟踪交流母线电压相位，保持虚拟端电压相量与d轴重合；测量逆变器三相电流i_a、i_b、i_c经过派克变换处理得到d轴分量的有功电流i_d、q轴分量的无功电流i_q；

2)以追踪直流电压为目标，给定一个直流电压的参考值U_dcref，将直流电压U_dc与直流电压参考值U_dcref的电压差值输入到PI控制器中，经过PI控制器的时域表达式计算出一个d轴有功电流参考指令i_dref，PI控制器的时域表达式为

i_dref＝K_p(U_dc-U_dcref)+K_i∫(U_dc-U_dcref)dt；