CN105490299B - 一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法 - Google Patents

一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法，逆变器前级采用boost电路MPPT电压外环控制，后级采用三电平电路DQ轴解耦的电流内环控制，具体控制步骤包括：1)比较逆变器输出功率P_MPPT和调度设定功率值P_set；2)若P_MPPT<P_set，逆变器的前级boost电路工作在MPPT模式，后级三电平电路工作在电压电流双环稳压模式；3)若P_MPPT>P_set，逆变器工作有功调度模式，即逆变器前级boost电路给后级三电平电路直流母线充电，后级三电平电路根据调度设定功率值P_set工作在电流单环模式。该方法能够实现对有功功率的精确控制，且调度过程平稳、无电流冲击。

Description

一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法。
背景技术
随着全球资源环境的压力不断增大，节能减排、资源节约已经成为世界经济发展的趋势，以发展绿色经济和强化节能减排为重点，加快建设资源节约型、环境友好型社会。电能作为一种广泛使用的能源，其应用己深入到工业生产、社会和人民生活的方方面面。我国电网存在着负荷率低、功率因数变化频繁、无功补偿容量不足。随着光伏产业的不断发展，组串式光伏逆变器的应用越来越广泛，相比集中式光伏逆变器，由组串式逆变器建造的电站占地面积小、无需机房、维护方便简单，特别是在分布式屋顶、山地丘陵等地方优势显著；而且电池板安装地点选择灵活，可最大限度吸收太阳能，使得其发电量高。
发明内容
本发明提供一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法，以解决两级式光伏发电系统在光照变化时光伏并网逆变器输出有功功率的波动问题。
为解决上述技术问题，本发明的两级式光伏发电系统的有功功率控制方法包括：
所述光伏发电系统的光伏并网逆变器前级采用boost电路MPPT电压外环和后级采用三电平电路DQ轴解耦的电流内环控制，具体控制步骤包括：
1)比较光伏并网逆变器输出功率P_MPPT和调度设定功率值P_set；
2)若P_MPPT<P_set，光伏并网逆变器的前级boost电路工作在MPPT模式，后级三电平电路工作在电压电流双环稳压模式，保证光伏并网逆变器以当前最大功率输出；
3)若P_MPPT>P_set，光伏并网逆变器工作有功调度模式，即光伏并网逆变器前级boost电路给后级三电平电路直流母线充电，后级三电平电路根据调度设定功率值P_set工作在电流单环模式，保证光伏并网逆变器输出功率恒定。
开始运行时，光伏并网逆变器运行于MPPT模式，在MPPT模式下光伏并网逆变器输出功率值P_MPPT小于调度设定功率值P_set，光伏并网逆变器工作于MPPT模式；若MPPT模式下光伏并网逆变器输出功率P_MPPT大于调度设定功率值P_set，光伏并网逆变器切换至有功调度模式，在有功调度模式下，当检测到前级boost电路电池板输入电压低于电池板MPPT电压Udc_MPPT时，光伏并网逆变器平滑切换至MPPT模式。
本发明的有益效果：本发明的后级三电平逆变器基于现有的电压外环、电流内环和DQ轴解耦控制方法，然后根据功率调度设定值与逆变器输出功率值比较，通过内环与直流母线电压外环的切换实现MPPT和调度状态间无缝切换，且确保切换期间内环D轴指令的连续性以及输出有功功率的连贯性，达到平滑、稳定切换的目的。该方法能够实现对有功功率的精确控制，且调度过程平稳、无电流冲击。
附图说明
图1为本实施例正常MPPT运行时系统控制示意图；
图2为本实施例的两级式光伏逆变器有功功率控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细说明。
两级式光伏发电系统的光伏并网逆变器前级采用boost电路MPPT电压外环和后级采用三电平电路DQ轴解耦的电流内环控制，正常MPPT运行时前级boost电路采用MPPT跟踪控制电池板输入电压，后级NPC电路(三电平电路)完成逆变，保证光伏并网逆变器输出电池板当前最大功率，当逆变器接受到后台下发的功率调度指令时，逆变器开始限功率运行。有功功率控制通过后级电路来实现，系统实时采样三相交流相电压Uab、Ubc、Uca，计算出当前调度设定功率值P_set所需要的功率调度电流指令值Id_Dispatch。
在MPPT模式下逆变器输出功率值P_MPPT小于P_set，逆变器工作于MPPT模式，以当前最大功率输出，当逆变器工作在MPPT模式时采用图1所示的工作模式，前级boost最大功率跟踪PV电池板电压，后级NPC电压电流双环控制模式；
若MPPT模式下P_MPPT大于P_set，逆变器平滑无缝切换至有功调度模式，以调度功率输出。当逆变器工作在调度模式时，采用图2所示的控制策略。为了实现功率平滑、电流无冲击调度，功率调度模式时控制前级boost给后级三电平直流母线充电，闭环保证后级NPC逆变器直流母线电压维持在700V附近；后级三电平逆变器根据调度设定功率值P_set计算出来的电流指令值Id_Dispatch，保证后级三电平逆变器工作单电流环模式输出的功率恒定不随光照变化而变化；
当光照减弱时，电池的PV输入电压降逐渐降低，光照降低至输出光伏电池板的最大功率低于功率调度设定值，电池板PV电压降会下降至MPPT电压以下，逆变器检测到PV电压低于电池板MPPT电压，逆变器切换至MPPT跟踪模式，防止后级三电平逆变器直流母线电压被拉导致调制度不足过流失控，无法运行。
上述电压外环、电流内环和DQ轴解耦控制方法为现有技术中较为成熟的技术，这里不再详细阐述其控制原理，然后通过单电流环运行模式与电压电流双环运行模式的切换实现MPPT和调度状态间无缝切换，且确保切换期间输出有功功率的连贯性，达到平滑、稳定切换的目的。

Claims (2)

1.一种两级式光伏发电系统的有功功率控制方法，其特征在于，所述光伏发电系统的光伏并网逆变器前级采用boost电路MPPT电压外环和后级采用三电平电路DQ轴解耦的电流内环控制，具体控制步骤包括：
1）比较光伏并网逆变器输出功率P_MPPT和调度设定功率值P_set；
2）若P_MPPT< P_set，光伏并网逆变器的前级boost电路工作在MPPT模式，后级三电平电路工作在直流电压-交流电流双环稳压模式，保证光伏并网逆变器以当前最大功率输出；
3）若P_MPPT> P_set，光伏并网逆变器工作有功调度模式，即光伏并网逆变器前级boost电路给后级三电平电路直流母线充电，后级三电平电路根据调度设定功率值P_set工作在电流单环模式，保证光伏并网逆变器输出功率恒定。
2.根据权利要求1所述两级式光伏发电系统的有功功率控制方法，其特征在于，开始运行时，光伏并网逆变器运行于MPPT模式，在MPPT模式下光伏并网逆变器输出功率值P_MPPT小于调度设定功率值P_set，光伏并网逆变器工作于MPPT模式；若MPPT模式下光伏并网逆变器输出功率P_MPPT大于调度设定功率值P_set，光伏并网逆变器切换至有功调度模式，在有功调度模式下，当检测到前级boost电路电池板输入电压低于电池板MPPT电压Udc_MPPT时，光伏并网逆变器平滑切换至MPPT模式。
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