CN107317352B - 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法 - Google Patents

具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107317352B
CN107317352B CN201710484603.7A CN201710484603A CN107317352B CN 107317352 B CN107317352 B CN 107317352B CN 201710484603 A CN201710484603 A CN 201710484603A CN 107317352 B CN107317352 B CN 107317352B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
current
coefficient
unbalance
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710484603.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107317352A (zh
Inventor
张亮
姜风雷
孙玉坤
水恒华
孟高军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Technology
Original Assignee
Nanjing Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Technology filed Critical Nanjing Institute of Technology
Priority to CN201710484603.7A priority Critical patent/CN107317352B/zh
Publication of CN107317352A publication Critical patent/CN107317352A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107317352B publication Critical patent/CN107317352B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H02J3/383
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,实时检测得微电网光伏板光照强度系数
Figure DDA0001329707200000011
与多个单相微型光伏逆变器分别接入三相电网的电流/电压值,计算三相不平衡度μ,同时结合系数
Figure DDA0001329707200000012
与不平衡度μ,采用模糊PI控制算法,确定光伏电池组件功率分配系数γ,建立电池组件输出功率的分配方案;建立ip‑iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流,最后根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,本发明将光照强度系数、三相电流不平衡度、模糊PI控制算法与ip‑iq模型结合在一起,自适应地实现谐波电流抑制、负载无功补偿和三相不平衡治理。

Description

具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法
技术领域
本发明涉及一种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法。
背景技术
在农村电网中,其配电网络的三相不平衡问题一直困扰着供电单位。中低压电网大多是经10/0.4kV变压器降压后,以三相四线制向用户供电,是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络。
由于单相用户的不可控增容、大功率单相负载的接入以及单相负载用电的不同时性等,都造成了谐波电流、负载无功和三相不平衡等问题。低压电网若在三相负荷不平衡度较大情况下运行,将会给低压电网与电气设备造成不良影响。
由于分布式光伏发电的快速发展,普通用户安装单相光伏发电系统。通过相关研究可以发现,单相光伏逆变器可以作为无功补偿和谐波补偿的一种选择。同时,用单相光伏逆变器治理三相不平衡问题成为一种可能。
此外,光伏发电是太阳能最常见的一种能源利用方式,在光伏发电系统里,传统的光伏逆变器采用多个光伏组件串联,直流母线接逆变器并网。该结构存在着诸多缺点,包括:较大的功率损耗,不稳定的发电性能等。
发明内容
本发明将光照强度系数、三相电流不平衡度、模糊PI控制算法与ip-iq模型结合在一起,通过微型光伏逆变器的组网与控制,自适应地实现谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡等功能。
本发明的技术解决方案是:
一种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,包括以下步骤:
通过光照强度传感器实时检测光伏系统所处环境的光照强度,得出光照强度系数
Figure GDA0001396054260000011
同时检测多个单相微型光伏逆变器分别接入三相电网的电流/电压值,计算三相不平衡度μ;
随后结合光照强度系数
Figure GDA0001396054260000012
与三相不平衡度μ,采用模糊PI控制算法,确定光伏电池组件功率分配系数γ,建立光伏逆变器输出功率的分配方案;
随后,建立ip-iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流ilah、ilbh、ilch。最后,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,自适应地实现谐波电流抑制、负载无功补偿和三相不平衡治理。
进一步地,微型光伏逆变器采用单块电池组件与单个微型光伏逆变器相集成,微型光伏逆变器直接并网,建立小型微电网系统;根据不同微电网系统独立检测光照强度系数
Figure GDA0001396054260000028
和三相不平衡度μ,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,实现针对独立微电网系统的谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡处理。
进一步地,光伏逆变器运行时,首先要对其光照强度系数
Figure GDA0001396054260000021
和三相不平衡度μ进行检测与计算,将相邻的三相不平衡度μ计算差值得到三相不平衡度变化量Δμ,作为模糊PI控制器的输入参数,分析出kP和ki对系统输出特性的影响,建立kP和ki两个参数与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000022
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系;在控制系统中不断检测并计算
Figure GDA0001396054260000023
Δμ,再根据模糊PI控制规则进行计算,查询模糊矩阵表对参数kP和ki进行在线调整,其中,kP是比例系数,控制μ的大小,ki为积分符合,用于缓冲因μ突变而产生的冲击。
进一步地,建立参数kP与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000024
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系,即kP的预测推理规则如下表,其中,on表示上升,off表示下降:
表1 kP的预测推理规则表
Figure GDA0001396054260000025
进一步地,建立参数ki与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000026
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系,即ki的预测推理规则如下表:
表2 ki的预测推理规则表
Figure GDA0001396054260000027
进一步地,判断三相不平衡度变化量Δμ处于隶属度函数中的上升沿,还是下降沿,确定不平衡度处于下降沿,还是上升沿;同时,并结合光照强度系数
Figure GDA0001396054260000039
所处区间,最终Δμ的位置处于区间,若处于上升沿,不平衡度影响增大,需要结合光照系数
Figure GDA0001396054260000031
和三相不平衡度变化量Δμ增加功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越大,因此kP越大;反之,Δμ越小,
Figure GDA0001396054260000032
越小,kP越小,同时由于处于上升沿,因此ki为负,且|ki|随
Figure GDA0001396054260000033
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击;若处于下降沿不平衡度影响减小,需要结合光照系数
Figure GDA0001396054260000034
减少不平衡治理功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越小,因此kP越小;反之,Δμ越小,kP越大,同时由于处于下降沿,因此ki为正,且ki
Figure GDA0001396054260000035
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击。
进一步地,光伏电池组件功率分配系数γ的求解具体为
γ=kp+ki/s
其中,kP是比例系数,控制μ的大小;ki为积分系数,用于缓冲因μ突变而产生的冲击;1/s表示积分变换。
进一步地,建立ip-iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,结合分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,即可得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流指令
Figure GDA0001396054260000036
进一步地,对连接到电网中的微型光伏逆变器的公共连接点处,检测三相电流值ia、ib、ic,通过电流不平衡公式计算出三相电流不平衡度:
Figure GDA0001396054260000037
其中,
Figure GDA0001396054260000038
Iavg为三相负荷电流的平均值,
max[(IA-Iavg),(IB-Iavg),(IC-Iavg)]为三相负荷IA,IB,IC与Iavg的最大差值。
本发明的有益效果是:该种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,将光照强度系数、三相电流不平衡度、模糊PI控制算法与ip-iq模型结合在一起,自适应地实现谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡等功能。
附图说明
图1是实施例中模糊控制算法隶属度函数的示意图。
图2是实施例中基于模糊PI控制器的自适应ip-iq模型框图。
图3是实施例中逆变器控制系统的整体结构示意图。
图4是实施例中微型光伏逆变器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
实施例方法将光照强度系数、三相电流不平衡度、模糊PI控制算法与ip-iq模型结合在一起,根据光照强度系数
Figure GDA0001396054260000041
与三相电流不平衡度μ,初步确定光伏电池功率分配系数,并采用模糊控制算法,建立ip-iq指令电流求解模型,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,自适应地实现谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡等功能。
一种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,包括以下步骤:
通过光照强度传感器实时检测光伏系统所处环境的光照强度,得出光照强度系数
Figure GDA0001396054260000042
同时检测多个单相微型光伏逆变器分别接入三相电网的电流/电压值,计算三相不平衡度μ;
随后结合光照强度系数
Figure GDA0001396054260000043
与三相不平衡度μ,采用模糊PI控制算法,确定光伏电池组件功率分配系数γ,建立光伏逆变器输出功率的分配方案;
随后,建立ip-iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流ilah、ilbh、ilch。最后,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,自适应地实现谐波电流抑制、负载无功补偿和三相不平衡治理。
对连接到电网中的微型光伏逆变器的公共连接点处PCC,检测三相电流值ia、ib、ic。通过电流不平衡公式可计算出三相电流不平衡度:
Figure GDA0001396054260000044
其中,
Figure GDA0001396054260000051
Iavg为三相负荷电流的平均值,
Figure GDA00013960542600000512
为三a相v负g荷IA,IB,IC与Iavg的最大差值。
采用模糊算法将光照强度系数
Figure GDA0001396054260000052
与三相电流不平衡度μ结合在一起,优化光伏逆变器的输出功率匹配方案,从而确定光伏电池不平衡治理功率匹配系数γ。
光伏逆变器运行时,首先要对其光照强度系数
Figure GDA0001396054260000053
和三相不平衡度μ进行检测与计算,将相邻的三相不平衡度μ计算差值,作为模糊控制器的输入参数,分析出kP和ki对系统输出特性的影响建立kP和ki两个参数与光照强度系数
Figure GDA00013960542600000511
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系。
在控制系统中不断检测计算
Figure GDA0001396054260000054
Δμ,再根据模糊控制规则进行计算,查询模糊矩阵表对参数kP和ki进行在线调整,其中,kP是比例系数,控制μ的大小。ki为积分符合,用于缓冲因μ突变而产生的冲击。
具体规则如图1所示,横坐标为光照强度系数
Figure GDA0001396054260000055
的共分为6个区间,纵坐标为三相不平衡度变化量Δμ,建立kP和ki两个参数与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000056
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系如表1、表2所示。
建立参数kP与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000057
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系,即kP的预测推理规则如下表,其中,On表示上升,off表示下降:
表1 kP的预测推理规则表
Figure GDA0001396054260000058
建立参数ki与光照强度系数
Figure GDA0001396054260000059
及三相不平衡度变化量Δμ之v间的模糊关系,即ki的预测推理规则如下表:
表2 ki的预测推理规则表
Figure GDA00013960542600000510
Figure GDA0001396054260000061
例如,通过对连接到电网中的微型光伏逆变器的公共连接点处PCC,检测三相电流值ia、ib、ic,及其三相电压值ua、ub、uc。通过电流不平衡公式可计算出三相电流不平衡度μ,(一次计算为两个连续的采样周期的两个测量数值),结合两次测量值计算两次三相电流不平衡度μ,判断三相不平衡度变化量Δμ处于图2中的上升沿,还是下降沿,确定不平衡度处于下降沿,还是上升沿。两次三相电流不平衡度μ的测量值,如果第二次比第一次大,则是上升沿,如果第二次比第一次小,则是下降沿。同时,并结合光照强度系数
Figure GDA0001396054260000067
所处区间,最终Δμ的位置处于区间,即P1on、P1off、P2on、P2off、P3on、P3off、P4on、P4off、P5on、P5off、P6on、P6off
若处于上升沿,不平衡度影响增大,需要结合光照系数
Figure GDA0001396054260000062
和三相不平衡度变化量Δμ增加功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越大,因此kP越大;反之,Δμ越小,
Figure GDA0001396054260000063
越小,kP越小,同时由于处于上升沿,因此ki为负,且|ki|随
Figure GDA0001396054260000064
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击;若处于下降沿不平衡度影响减小,需要结合光照系数
Figure GDA0001396054260000065
减少不平衡治理功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越小,因此kP越小;反之,Δμ越小,kP越大,同时由于处于下降沿,因此ki为正,且ki
Figure GDA0001396054260000066
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击。即光伏电池组件功率分配系数γ的求解方法为
γ=kp+ki/s
其中,kP是比例系数,控制μ的大小;ki为积分系数,用于缓冲因μ突变而产生的冲击;1/s表示积分变换。
采用ip-iq法,其主要思路是:将三相四线制系统的零序电流分量il0从三相负载电流ila、ilb、ilc中分离出来,剩余的三相电流i'lm,其中m=a,b,c,已可以利用ip-iq法进行检测。对应的检测框图如图2所示。
il0=(ila+ilb+ilc)/3
剩余电流i'lm经C32转换矩阵转换到α-β静止坐标系;再通过相位信号θ(由电网的相电压Ua经锁相环(phase-locked loops,PLL)得到)和转换矩阵C计算得到负载瞬时有功电流ilp及瞬时无功电流ilq、ilp、ilq经低通滤波器LPF,得到直流分量
Figure GDA0001396054260000071
Figure GDA0001396054260000072
Figure GDA0001396054260000073
式中:
Figure GDA0001396054260000074
利用图2所示的直流电压反馈控制电路,来保持直流侧电压的稳定。其工作过程为:直流侧电压的参考值Udcref与直流侧电压实际值Udc计算偏差,再经PI调节器得到表征有功传送功率的有功直流分量idcref、idcref
Figure GDA0001396054260000075
经下式的运算,得到基波正序电流ilaf、ilbf、ilcf。将此基波正序分量与负载电流相减后,即可得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流指令ilah、ilbh、ilch。最后,结合三相不平衡功率匹配系数γ得到最终三相电流指令
Figure GDA0001396054260000076
自适应地实现谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡等功能。
Figure GDA0001396054260000077
Figure GDA0001396054260000078
Figure GDA0001396054260000079
其中,γ1=γ2=γ3=γ均为三相不平衡功率匹配系数。
如图3和图4微型光伏逆变器采用单块电池组件与单个微型光伏逆变器相集成,微型光伏逆变器直接并网,建立小型微电网系统;根据不同微电网系统独立检测光照强度系数
Figure GDA0001396054260000081
和三相不平衡度μ,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,实现针对独立微电网系统的谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡处理。
实施例还给出一种实现三相不平衡治理的微型光伏逆变器组网协调控制系统,包括光照强度传感器、协调控制器和微型光伏逆变器组,微型光伏逆变器组包括若干微型光伏逆变器,光照强度传感器连接协调控制器的输入端,协调控制器的输出端分别连接微型光伏逆变器,微型光伏逆变器直接并网,微型光伏逆变器采用单块电池组件与单个微型光伏逆变器相集成。
还包括三相电流检测用电流互感器和三相电压检测用电压互感器,三相电流检测用电流互感器分别串联在微型光伏逆变器连接到电网中的公共连接点处,三相电压检测用电压互感器分别并联在微型光伏逆变器连接到电网中的公共连接点处,三相电流检测用电流互感器和三相电压检测用电压互感器分别连接协调控制器的输入端。
与传统的逆变器相比,微型光伏逆变器采用单块电池组件与单个微型光伏逆变器相集成、逆变直接并网。其模块化设计,功率损耗小,性能稳定,简单可靠,即插即用,每个模块都有独立的MPPT控制,可以最大限度的跟踪最大功率。微型光伏逆变器具有输入电压低、输出电压高和功率等级低等特点。
如图4,微型光伏逆变器包括光伏组件、电容C1、电容C2、场效应管M1、二极管D1、电感L1、变压器T1、场效应管M2、二极管D2、二极管D3、电容C3、整流桥、电容C4和电感L2,光伏组件并联电容C1,光伏组件的正极输出端通过电容C2连接在场效应管M1的一端与二极管D1的负极的交汇处,光伏组件的正极输出端还连接变压器T1原边绕组的一端,光伏组件的正极输出端还通过电感L1分别连接在场效应管M1的另一端与二极管D1的正极的交汇处、变压器T1原边绕组的另一端、场效应管M2的一端与二极管D2的负极的交汇处,光伏组件的负极输出端连接在场效应管M2的另一端与二极管D2的正极的交汇处,场效应管M1的控制端、场效应管M2的控制端分别连接协调控制器的输出端;变压器T1副边绕组的一端连接二极管D3的正极,二极管D3的负极连接整流桥的正极输入端与电容C3的一端的交汇处,变压器T1副边绕组的另一端连接整流桥的负极输入端与电容C3的另一端的交汇处,整流桥的正极输出端、负极输出端分别连接电容C4的两端,整流桥的正极输出端通过电感L2连接电池组件的正极,整流桥的负极输出端连接电池组件的负极。整流桥由四个可控硅组成,可控硅的控制端连接协调控制器的输出端。

Claims (6)

1.一种具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
通过光照强度传感器实时检测光伏系统所处环境的光照强度,得出光照强度系数
Figure FDA0002534090320000011
同时检测多个单相微型光伏逆变器分别接入三相电网的电流/电压值,计算三相不平衡度μ;
随后结合光照强度系数
Figure FDA0002534090320000012
与三相不平衡度μ,采用模糊PI控制算法,确定光伏电池组件功率分配系数γ,建立光伏逆变器输出功率的分配方案;其中,确定光伏电池组件功率分配系数γ具体为:光伏逆变器运行时,首先要对其光照强度系数
Figure FDA0002534090320000013
和三相不平衡度μ进行检测与计算,将相邻的三相不平衡度μ计算差值得到三相不平衡度变化量Δμ,作为模糊PI控制器的输入参数,分析出kP和ki对系统输出特性的影响,建立kP和ki两个参数与光照强度系数
Figure FDA0002534090320000014
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系;在控制系统中不断检测并计算
Figure FDA0002534090320000015
Δμ,再根据模糊PI控制规则进行计算,查询模糊矩阵表对参数kP和ki进行在线调整,其中,kP是比例系数,控制μ的大小,ki为积分符合,用于缓冲因μ突变而产生的冲击;
判断三相不平衡度变化量Δμ处于隶属度函数中的上升沿,还是下降沿,确定不平衡度处于下降沿,还是上升沿;同时,并结合光照强度系数
Figure FDA0002534090320000016
所处区间,最终Δμ的位置处于区间,若处于上升沿,不平衡度影响增大,需要结合光照系数
Figure FDA0002534090320000017
和三相不平衡度变化量Δμ增加功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越大,因此kP越大;反之,Δμ越小,
Figure FDA0002534090320000018
越小,kP越小,同时由于处于上升沿,因此ki为负,且|ki|随
Figure FDA0002534090320000019
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击;若处于下降沿不平衡度影响减小,需要结合光照系数
Figure FDA00025340903200000110
减少不平衡治理功率匹配系数γ,Δμ越大,所需增加的不平衡治理功率匹配系数γ越小,因此kP越小;反之,Δμ越小,kP越大,同时由于处于下降沿,因此ki为正,且ki
Figure FDA00025340903200000111
的增大而减小,用于缓冲因系数突变而产生的冲击;光伏电池组件功率分配系数γ的求解具体为
γ=kp+ki/s
其中,kP是比例系数,控制μ的大小;ki为积分系数,用于缓冲因μ突变而产生的冲击;1/s表示积分变换;
随后,建立ip-iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流ilah、ilbh、ilch,最后,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,自适应地实现谐波电流抑制、负载无功补偿和三相不平衡治理。
2.如权利要求1所述的具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:微型光伏逆变器采用单块电池组件与单个微型光伏逆变器相集成,微型光伏逆变器直接并网,建立小型微电网系统;根据不同微电网系统独立检测光照强度系数
Figure FDA0002534090320000021
和三相不平衡度μ,根据分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,实现针对独立微电网系统的谐波电流治理、负载无功补偿和三相不平衡处理。
3.如权利要求1所述的具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:建立参数kP与光照强度系数
Figure FDA0002534090320000022
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系,即kP的预测推理规则如下表,其中,on表示上升,off表示下降:
表1 kP的预测推理规则表
Figure FDA0002534090320000023
4.如权利要求3所述的具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:建立参数ki与光照强度系数
Figure FDA0002534090320000024
及三相不平衡度变化量Δμ之间的模糊关系,即ki的预测推理规则如下表:
表2 ki的预测推理规则表
Figure FDA0002534090320000025
5.如权利要求1所述的具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:建立ip-iq指令电流求解模型,将所求基波正序分量与负载电流相减,结合分配系数γ调整电池组件向微电网注入功率大小,即可得出三相电流中包含谐波、基波负序和基波有功传送电流在内的补偿电流指令
Figure FDA0002534090320000031
6.如权利要求1-5任一项所述的具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法,其特征在于:对连接到电网中的微型光伏逆变器的公共连接点处,检测三相电流值ia、ib、ic,通过电流不平衡公式计算出三相电流不平衡度:
Figure FDA0002534090320000032
其中,
Figure FDA0002534090320000033
Iavg为三相负荷电流的平均值,
max[(IA-Iavg),(IB-Iavg),(IC-Iavg)]为三相负荷IA,IB,IC与Iavg的最大差值。
CN201710484603.7A 2017-06-22 2017-06-22 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法 Active CN107317352B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710484603.7A CN107317352B (zh) 2017-06-22 2017-06-22 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710484603.7A CN107317352B (zh) 2017-06-22 2017-06-22 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107317352A CN107317352A (zh) 2017-11-03
CN107317352B true CN107317352B (zh) 2020-07-17

Family

ID=60179608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710484603.7A Active CN107317352B (zh) 2017-06-22 2017-06-22 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107317352B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108448601B (zh) * 2018-05-05 2020-03-20 石家庄科林电气股份有限公司 具有换相装置的单相逆变器及其换相并网策略
CN109149607B (zh) * 2018-08-24 2020-09-04 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种三相不平衡补偿控制系统及控制方法
CN109245129B (zh) * 2018-10-19 2020-11-03 广东电网有限责任公司广州供电局 三相不平衡治理设备的控制方法、装置和计算机设备
CN109599891B (zh) * 2018-11-15 2022-04-19 中国科学院电工研究所 光伏发电与电网三相平衡的控制方法
CN109842137B (zh) * 2019-03-15 2022-05-06 三峡大学 一种单三相混联微网群的协调控制方法
CN110034699B (zh) * 2019-05-21 2023-10-10 江苏和网源电气有限公司 一种逆变电源及控制方法
CN110768278B (zh) * 2019-11-07 2023-06-23 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种调整直流充电机三相不平衡的分配方法
CN110829469B (zh) * 2019-11-29 2021-05-04 重庆涪陵电力实业股份有限公司 一种基于单相光伏逆变器的配电网电压质量提升方法
CN111181181B (zh) * 2020-01-19 2021-09-10 国网冀北电力有限公司电力科学研究院 基于模糊pid控制的低压配电网的三相不平衡负荷调控方法
CN111641228B (zh) * 2020-06-10 2024-01-26 国网天津市电力公司电力科学研究院 多功能光伏并网逆变器等效负载电流检测环节的构建方法
CN111864733B (zh) * 2020-07-17 2022-02-22 南京工程学院 一种基于并联逆变器的电能质量协调系统及其控制方法
CN112072936B (zh) * 2020-08-11 2022-04-29 深圳市汇川技术股份有限公司 整流控制方法、系统、设备及计算机可读存储介质
CN115296304B (zh) * 2022-09-30 2023-01-06 国网山西省电力公司营销服务中心 基于分布式光伏电源阵列的低压线路末端电压治理方法
CN115622090A (zh) * 2022-10-27 2023-01-17 伊犁职业技术学院 一种三相负荷不平衡度治理方法、装置及变压器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201716268U (zh) * 2010-05-10 2011-01-19 交通运输部公路科学研究所 一种测量突起路标发光强度系数的附加装置
CN106058854A (zh) * 2016-06-02 2016-10-26 国网天津市电力公司 一种配网电流三相不平衡度的评价方法
CN105071405B (zh) * 2015-08-26 2017-06-06 电子科技大学 带不对称非线性负载的微电网系统及功率均衡控制方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9326362B2 (en) * 2011-08-31 2016-04-26 Chia-Teh Chen Two-level LED security light with motion sensor
US10097003B2 (en) * 2015-07-06 2018-10-09 Kartik Nanda System and method for managing the delivery of electric power

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201716268U (zh) * 2010-05-10 2011-01-19 交通运输部公路科学研究所 一种测量突起路标发光强度系数的附加装置
CN105071405B (zh) * 2015-08-26 2017-06-06 电子科技大学 带不对称非线性负载的微电网系统及功率均衡控制方法
CN106058854A (zh) * 2016-06-02 2016-10-26 国网天津市电力公司 一种配网电流三相不平衡度的评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107317352A (zh) 2017-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107317352B (zh) 具有三相不平衡治理功能的微型光伏逆变器控制方法
Rehman et al. An advanced virtual synchronous generator control technique for frequency regulation of grid-connected PV system
Zhao et al. Control interaction modeling and analysis of grid-forming battery energy storage system for offshore wind power plant
Li et al. Overview of control, integration and energy management of microgrids
Vijay et al. Unbalance mitigation strategies in microgrids
Kewat et al. Grid synchronization of WEC-PV-BES based distributed generation system using robust control strategy
CN112421690B (zh) 一种提高混合微网运行稳定的下垂控制方法
Nagliero et al. Analysis of a universal inverter working in grid-connected, stand-alone and micro-grid
CN104218600B (zh) 一种多时间尺度动态仿真中电池储能系统模型的构建方法
CN111934307B (zh) 一种用于直流配电网的扁平化运行控制方法及系统
CN117977547A (zh) 一种电力系统中光伏-储能系统功率控制方法
Pandey et al. An innovative hybrid controller-based combined grid-connected hybrid renewable energy system
Chankaya et al. Adaptive Kernel Width fourth order Maximum Correntropy based VSC control of grid-tied PV-Battery System
Sanjenbam et al. Predictive Control of PMSG Based Hydro-Electric System with Battery Supported UPQC
CN110518625A (zh) 一种可变学习率bp-pid控制的并网逆变器直流分量抑制方法
CN112087000B (zh) 一种光伏型柔性合环装置及运行控制方法
CN115663780A (zh) 一种光伏直流微电网的改进自适应分段下垂控制方法
Kumar et al. Microgrid integrated charging infrastructure with PV array and seamless grid-hydro generator synchronization for rural and hilly areas
Kaysal et al. Self-tuning fuzzy PID controller design and energy management in DC microgrid: Standalone and grid connected mode
Sedaghati et al. Power sharing adaptive control strategy for a microgrid with multiple storage and renewable energy sources
Ahanch et al. Implementation of CVR in distribution networks by optimal coordination of BESS and PV inverters using arithmetic optimization algorithm
Kewat et al. Multimode robust control for reconfigurable microgrid with dynamic and ev loads
Chandran et al. Third order sinusoidal integrator control of PV-Hydro-BES based isolated micro-grid
CN110880779A (zh) Mmc网压不平衡状态下直流侧功率振荡抑制方法
Arshiyaparveen et al. Power quality improvement in dfig wind power system by fuzzy controlled upqc

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant