[发明专利]一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法

说明书

本发明属于智能电网控制技术领域，具体涉及一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法。一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法，该方法应用于光伏电池板额定功率大于逆变器额定功率的情况下；或应用于在光伏电池板功率超过逆变器额定功率采用限功率运行措施下，当电网频率发生波动，根据当前辐射下光伏电池板能够输出的最大功率进行惯量。本发明提方法简便易用，能检测到超级电容的容量变化，同时不会增加额外的损耗，技术人员可根据老化情况及时提供维修，增加了系统的可用性。

技术领域

本发明属于智能电网控制技术领域，具体涉及一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法。

背景技术

随着能源枯竭、环境污染日益严重，新能源发电技术在世界范围内稳步发展，不论是商用的大型光伏电站还是民用的分布式光伏电站技术都趋于成熟，电力电子器件的大量接入将会对电网特性产生显著的影响，比如系统惯量和阻尼的降低，电网的稳定性面临挑战。在传统电力系统中，系统惯量主要来自于发电机和汽轮机，当电网频率发生变化时，通过电机的转子转速变化释放动能或者吸收多余能量来保持电网的频率稳定；而对于现代电力系统，逆变器多使用电力电子器件，无法向系统提供类似的转动惯量来支撑电网频率。

对于惯量补偿的解决方案，目前主要的解决方案是采用虚拟同步机技术(VSG，Virtual Synchronous Generator)控制，VSG技术的关键是在有功环中加入一阶惯性环节使逆变器输出特性模仿常规的同步机组的频率电压调节特性，对于模拟转子动能装置多采用配置储能电池的方式实现。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法。

本发明提出的一种基于光伏超配的主动式光伏逆变器惯量补偿控制方法，该方法应用于光伏电池板额定功率大于逆变器额定功率的情况下；或应用于在光伏电池板功率超过逆变器额定功率采用限功率运行措施下，当电网频率发生波动，根据当前辐射下光伏电池板能够输出的最大功率进行惯量；包括如下步骤：

(1)：检测光伏电池板功率P_PV是否超过逆变器额定功率P_E，当光伏电池板功率大于逆变器额定功率，逆变器在限定功率下运行，否则在最大功率点追踪(MPPT)模式下运行；

(2)：检测电网频率变化，当电网频率f降低，根据当前环境条件P_PV(I,T)得到最大有功功率变化ΔP_E,max，ΔP_E,max满足条件：

其中，n为光伏电池板额定功率与逆变器额定功率的比值；

(3)：根据虚拟同步机转子运动方程和逆变器输出有功(公式有重叠，修改)

其中，J为模拟转动惯量，D为阻尼，ω为角速度，U为电网电压幅值，ω_g为电网角频率，E为虚拟同步机电势，是机械转矩，是电磁转矩，δ为功角，α为阻抗角，Z为阻抗，由上述方程得到关于功率变化ΔP_e和角速度变化Δω_g的小信号模型，在阶跃响应下，根据最大有功功率变化ΔP_E,max以惯量J最大为目标确定最优的阻尼D和惯量J；

(4)：通过确定的阻尼D和惯量J对逆变器使用虚拟同步机方式进行控制以弥补惯量。

本发明优点在于：

1)相对于配置储能电池的方式，可利用光伏电池板本身超配的能量进行惯量补偿；

2)利用逆变器本身的设计冗余进行惯量补偿，方便改装；

3)针对不同容配比情况，进行阻尼D和惯量J的参数优化，以模拟最大的惯量。

附图说明