CN104716662A - 一种具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法。系统包括太阳能板、蓄电池组、逆变电源、采样点和第二采样点；太阳能板和蓄电池组同时与逆变电源的直流输入端相连接，逆变电源输出端分成两条供电支路，一条是与区域负荷连接的本地供电支路，另一条是与电网连接的并网支路；逆变电源的两个采样输入端一个与安装在逆变电源供电出口处的采样点相连接、另一个与安装在并网支路入口处的第二采样点相连接。本发明效果：可在不增加任何附加设备，不增加控制算法复杂度的基础上，满足在向负荷正常供电的同时，又能够通过动态无功功率输出来改善电能质量的要求，具有明显的经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于分布式电源并网控制技术领域，特别是涉及一种具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法。
背景技术
光伏发电由于受光照强度的影响，输出具有明显的间歇性，若想获得稳定的功率输出，则需要配置储能系统。目前，光储系统的应用日趋广泛，而如何提高光储单元的应用效率，并减小其对系统运行及电能质量等问题的影响是必须考虑的问题。
光储系统中使用的并网逆变器多采用恒功率控制，其中最为常见的控制策略是单位功率因数的并网控制，即采用最大功率跟踪策略，以实现资源利用效率最大化。在配电网络的末端，由无功负载引起的电压波动非常严重。对于采用常规单位功率因数并网控制的光储系统，由于无法参与到系统的无功功率调节，将会增加系统无功调节的负担，并对并网点的电能质量造成影响。如果能够利用逆变电源的控制方案来实现一定程度的无功输出，将会对系统电能质量的改善产生积极的影响，具有重要的意义。
图1为一种传统的光储系统结构示意图，如图1所示，这种传统的光储系统包括：太阳能板1、蓄电池组2、逆变电源3和采样点4；其中：太阳能板1和蓄电池组2同时与逆变电源3的直流输入端相连接，逆变电源3输出端分成两条供电支路，一条是与区域负荷5连接的本地供电支路，另一条是与电网6连接的并网支路；逆变电源3的采样输入端与安装在逆变电源3供电出口A处的采样点4相连接；其中：太阳能板1为光伏发电装置，蓄电池组2为由蓄电池组成的直流充放电装置，逆变电源3为具有无功补偿功能的并网逆变器，采样点4为包括电压互感器和电流互感器的功率监测装置，用于实时采集所在支路的有功功率和无功功率。
由于光储系统中并网逆变器的主电路拓扑结构与三相静止同步补偿器STATCOM的主电路拓扑基本一致，因此光储系统在获得稳定的有功功率输出的同时，也可以通过控制策略实现无功和谐波补偿。目前并网逆变器已可以通过预设无功补偿目标值来实现恒定功率因数的功率输出。然而，目前基于并网逆变器并网控制的无功补偿和调节能力往往依赖于控制指令，且存在无功动态响应能力差及算法复杂方面的问题。而对于位于配电网末端的用户侧来说，采取更为简单、且能实现无功动态补偿的控制策略将更有优势。但目前尚缺少有效的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法。
为了达到上述目的，本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统包括：太阳能板、蓄电池组、逆变电源、采样点和第二采样点；其中：太阳能板和蓄电池组同时与逆变电源的直流输入端相连接，逆变电源输出端分成两条供电支路，一条是与区域负荷连接的本地供电支路，另一条是与电网连接的并网支路；逆变电源的两个采样输入端一个与安装在逆变电源供电出口处的采样点相连接、另一个与安装在并网支路入口处的第二采样点相连接；
太阳能板为光伏发电装置，蓄电池组为由蓄电池组成的直流充放电装置，逆变电源为具有无功补偿功能的并网逆变器，采样点和第二采样点均为包括电压互感器和电流互感器的功率监测装置，采样点用于实时采集逆变电源供电出口处的有功功率，第二采样点用于实时采集并网支路入口处的无功功率。
本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统所采用的补偿控制方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)采集信号：测量逆变电源供电出口和并网支路入口处的瞬时有功、无功功率；
步骤2)计算电流值：首先，由锁相环跟踪系统电压的瞬时相位；然后，结合电压瞬时相位值，对测量的瞬时功率进行派克变换，将以交流形式变化的功率参数值投射到以工频速率旋转的坐标下，实现将交流分量转换为直流分量，分别取得逆变电源供电出口处的有功电流分量和并网支路入口处的无功电流分量；
步骤3)将该电流值作为逆变电源输出电流的参考值，并通过比例积分控制器来实现逆变电源输出功率的实时跟踪。
本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法的效果：可在不增加任何附加设备，不增加控制算法复杂度的基础上，满足在向负荷正常供电的同时，又能够通过动态无功功率输出来改善电能质量的要求，具有明显的经济和社会效益。
附图说明
图1为一种传统的光储系统结构示意图。
图2为本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统结构示意图。
图3为本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统中逆变电源无功动态响应特性图。
图4为本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统电网电压幅值波动示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法进行详细说明。
本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统及补偿控制方法对光储系统中并网逆变器的功率控制策略进行了改进，打破了传统的基于单位功率因素的恒功率控制逻辑，将有功功率和无功功率分开控制，并创造性地将有功功率和无功功率信息取自不同的采样点：有功功率的信号采样点选在并网逆变器出口；无功功率的信号采样点选择在电网侧的并网支路入口处。
如图2所示，本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统包括：
太阳能板1、蓄电池组2、逆变电源3、采样点4和第二采样点7；其中：太阳能板1和蓄电池组2同时与逆变电源3的直流输入端相连接，逆变电源3输出端分成两条供电支路，一条是与区域负荷5连接的本地供电支路，另一条是与电网6连接的并网支路；逆变电源3的两个采样输入端一个与安装在逆变电源3供电出口A处的采样点4相连接、另一个与安装在并网支路入口B处的第二采样点7相连接；
太阳能板1为光伏发电装置，蓄电池组2为由蓄电池组成的直流充放电装置，逆变电源3为具有无功补偿功能的并网逆变器，采样点4和第二采样点7均为包括电压互感器和电流互感器的功率监测装置，采样点4用于实时采集逆变电源3供电出口A处的有功功率，第二采样点7用于实时采集并网支路入口B处的无功功率。
本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统所采用的补偿控制方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)采集信号：测量逆变电源3供电出口和并网支路入口处的瞬时有功、无功功率；
步骤2)计算电流值：首先，由锁相环跟踪系统电压的瞬时相位；然后，结合电压瞬时相位值，对测量的瞬时功率进行派克变换，将以交流形式变化的功率参数值投射到以工频速率旋转的坐标下，实现交流分量转换为直流分量，分别取得逆变电源3供电出口处的有功电流分量和并网支路入口处的无功电流分量；
步骤3)将该电流值作为逆变电源3输出电流的参考值，并通过比例积分控制器来实现逆变电源3输出功率的实时跟踪，在保证光伏系统输出最大有功功率的同时，实时调整无功功率输出，直到逆变电源输出的无功功率值与区域内无功负荷值趋于一致，实现无功功率的就地平衡。其无功动态响应特性如图3所示。
与传统单位功率控制策略相比，采用本控制方法的逆变电源3具备了动态的无功输出能力，大大减小了由无功功率变化所引起的系统电压波动，如图4所示。
本发明提供的具备无功动态补偿功能的光储系统将无功功率的信号采样点选择在电网侧的并网支路入口处，可以实时地获取供电区域内的无功功率波动信息，并控制逆变电源3动态地发出无功补偿，进而减小由无功负荷变化造成的系统电压幅值波动，并降低了光储系统接入对系统电能质量的影响。
Claims (2)
1.一种具备无功动态补偿功能的光储系统，其特征在于：所述的系统包括：太阳能板(1)、蓄电池组(2)、逆变电源(3)、采样点(4)和第二采样点(7)；其中：太阳能板(1)和蓄电池组(2)同时与逆变电源(3)的直流输入端相连接，逆变电源(3)输出端分成两条供电支路，一条是与区域负荷(5)连接的本地供电支路，另一条是与电网(6)连接的并网支路；逆变电源(3)的两个采样输入端一个与安装在逆变电源(3)供电出口(A)处的采样点(4)相连接、另一个与安装在并网支路入口(B)处的第二采样点(7)相连接；
太阳能板(1)为光伏发电装置，蓄电池组(2)为由蓄电池组成的直流充放电装置，逆变电源(3)为具有无功补偿功能的并网逆变器，采样点(4)和第二采样点(7)均为包括电压互感器和电流互感器的功率监测装置，采样点(4)用于实时采集逆变电源(3)供电出口(A)处的有功功率，第二采样点(7)用于实时采集并网支路入口(B)处的无功功率。
2.一种权利要求1所述的具备无功动态补偿功能的光储系统所采用的补偿控制方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：
步骤1)采集信号：测量逆变电源(3)供电出口和并网支路入口处的瞬时有功、无功功率；
步骤2)计算电流值：首先，由锁相环跟踪系统电压的瞬时相位；然后，结合电压瞬时相位值，对测量的瞬时功率进行派克变换，将以交流形式变化的功率参数值投射到以工频速率旋转的坐标下，实现将交流分量转换为直流分量，分别取得逆变电源(3)供电出口处的有功电流分量和并网支路入口处的无功电流分量；
步骤3)将该电流值作为逆变电源(3)输出电流的参考值，并通过比例积分控制器来实现逆变电源(3)输出功率的实时跟踪。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106059058B (zh) * | 2016-07-15 | 2018-09-28 | 湖北追日电气股份有限公司 | 储能离网逆变器提高不间断供电功率因数的系统及方法 |
| CN112895986A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-04 | 西南交通大学 | 一种新能源发电单元接入的牵引供电系统 |
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