[发明专利]极弱电网下光伏并网逆变器功率控制方法

说明书

本发明公开了一种极弱电网下光伏并网逆变器功率控制方法，属于电力控制领域。针对极弱电网情况下光伏发电系统极易不稳定的问题，该控制方法给出了电压功率双闭环的控制策略，提高系统在极弱网下功率传输效率和系统的稳定性。针对光伏发电系统具有“只管发电，不管电网”的特点，易造成并网点电压被抬高的影响，采用无功补偿控制方法，判断并网点电压偏移程度选择加入无功补偿大小，不仅适用于各种发电系统，还适用于多种电压等级，提高系统在极弱电网下的动态响应速度和系统的灵活性。

技术领域

本发明涉及一种光伏并网逆变器控制方法，尤其是一种极弱电网下光伏并网逆变器功率控制方法，属于电力控制领域。

背景技术

随着环境恶化、能源危机的加重以及技术进步、器件生产成本降低，光伏、风电等新能源发电技术发展成为国内外研究热点，越来越多的可再生能源通过电力电子接口并入大电网，电力电子并网接口系统日益趋向高比例化，电网逐渐呈现极弱网特性。光伏发电系统大多采用最大功率跟踪(MPPT)方式并网，与传统同步发电机相比较，光伏发电系统不仅响应速度快，控制简单灵活，还能充分利用光能，但是光伏发电系统具有“只管发电，不管电网”的特点，往往出现电网能量过剩的现象。因此，如何保证系统能够稳定运行且并网点电压维持在正常范围内是一个至关重要的问题。

题为《弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究》(付子义，张字远，董彦杰.弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究[J].太阳能学报，2021，42(04)：193-199.)的文章针对常规并网逆变器在弱电网下容易出现系统不稳定的情况，提出了在考虑电网阻抗变换的条件下LCL滤波器电容电压-网侧电流双闭环控制策略，该文章基于LCL型光伏并网逆变器拓扑结构，在dq同步旋转坐标系下建立数学模型，进行电压电流双闭环解耦分析，选取电网侧电压作为前馈控制量，提高了系统的响应速度。在弱网情况下，由于并网点电压波动较大，并网点dq电压量作为前馈的性能变差，易导致系统不稳定，该文章没有考虑到功率传输过程易造成并网点电压抬高的问题且不能适用于极弱电网的工况。

题为《光伏发电逆变并网系统复合控制策略》(孟军，徐先勇，方璐，贺西，汪沨.光伏发电逆变并网系统复合控制策略[J].湖南大学学报(自然科学版)，2017，44(04)：87-93.)的文章研究了一种可适用统筹无功补偿的光伏并网逆变系统，提出一种单相光伏逆变器的复合控制方法，该文章基于逆变器电压电流双闭环控制，加入前馈基波调制信号，进行输出电流的前馈控制，同时借助无差拍控制器实现输出电流的闭环控制，有效结合了前馈控制的快速响应和反馈闭环跟踪特性，向电网输出额定有功电流的同时输出一定无功电流补偿负载产生的感性无功，改善了微网的电能质量。但是，该控制方法仅适用于强网下，极弱电网易导致系统不稳定，同时此无功补偿控制方法不够精准，补偿程度不能调节。

由以上分析可见，目前关于弱电网下光伏并网逆变器系统的稳定性问题已受到了广泛的关注和研究，尤其是弱电网下光伏并网逆变器系统控制优化方法，但对极弱电网下光伏并网逆变器控制方法的研究甚少。部分研究已经发现弱连接条件下光伏并网发电系统存在稳定运行问题，并针对弱电网下光伏并网逆变器的稳定性问题提出了不同控制方法，但这些传统控制方法不能完全适应弱电网，也不能适用于极弱电网的工况，同时无功补偿控制方法灵活性较差，精准度也不高。

综上所述，现有的技术中还存在以下问题：

1、在分析弱电网下光伏并网逆变器系统稳定性问题时，很多研究都是基于常规电压外环和电流内环的控制策略，通过在电流内环引入前馈控制量提高系统动态响应速度，但没有考虑前馈量波动时易造成系统不稳定的问题，同时常规控制方法也并未考虑极弱电网下的运行工况。

2、大多数研究在解决光伏发电系统因电网能量过剩而导致并网点电压被抬升的问题时，只是定性的分析了光伏发电系统加入无功补偿能够提高功率传输的能力，未能定量的提出根据并网点电压偏移量加入无功补偿大小，且在极弱电网下的适应性也不够强。

发明内容