CN109524986A - 一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法，三相并网变流器的控制框图中能量流动的方向由微网直流母线电压的大小决定，当微网中光伏组件的出力低，不能满足微网内的负荷时，直流母线电压呈下降趋势，使得双向并网变流器直流电压环的输出数值为负，即有功电流反向，并网变流器工作于整流状态，反之并网变流器工作于并网逆变状态。本发明以直流微网负荷及配电网导向的双向变流器主动式能量控制策略，当微网内部负荷、光伏组件的发电功率剧烈波动时，双向变流器根据检测各个环节的参量，能够快速主动地判断功率流的方向以及变换功率大小，以维持微网系统的稳定，克服了简单的以蓄电池状态导向的充放电工作方式。
Description
技术领域
本发明属于并网控制技术领域，特别涉及一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法。
背景技术
太阳能(光伏)离网型发电主要用于公共电网难以接入的偏远地区以及野外便携式设备电源，它一般由光伏电池、DC-DC变换器、充放电控制器、蓄电池、DC/AC变换器、主控制器和负载组成，其中主控制器的主要功能就是实现光伏组件的最大功率点跟踪(MPPT)；并网型光伏发电系统即光伏发电系统与大电网互联发电，与传统的发电站类似。
蓄电池是光伏并网型直流微网中的重要部件，在微网系统的能量管理控制中导致其频繁地充放电工作，而传统的铅酸电池的充放电次数有限，因此蓄电池在微网系统中占有较高的建设和维护成本，这也制约了大规模可调度的光伏发电站的建设；双向变流器是光伏微网系统中控制直流母线电压、实现微网中各个环节能量管理的关键环节。
发明内容
本发明以直流微网负荷及配电网导向的双向变流器主动式能量控制策略，当微网内部负荷、光伏组件的发电功率剧烈波动时，双向变流器根据检测各个环节的参量，能够快速主动地判断功率流的方向以及变换功率大小，以维持微网系统的稳定，克服了简单的以蓄电池状态导向的充放电工作方式。
本发明具体为一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法，所述三相并网变流器的控制方法具体包括如下步骤：
步骤(1)：建立d-q旋转坐标系下的三相并网变流器的数学模型，所述数学模型为：
其中，urd为变流器交流侧电压的d轴分量，urq为变流器交流侧电压的q轴分量，id为网侧电流的d轴分量，iq为网侧电流的q轴分量，usd为网侧电压的d轴分量，usq为网侧电压的q轴分量；
步骤(2)：从步骤(1)的数学模型中得出网侧电流的d轴分量id、网侧电流的q轴分量iq、网侧电压的d轴分量usd以及网侧电压的q轴分量usq相互之间存在耦合；
步骤(3)：采用电网电压前馈解耦和PI控制相结合的方式，实现交直轴分量之间的解耦，具体表达式如下：
其中，KiP为电流环的比例调节系数，KiI为电流环的积分调节系数，分别为PI控制器计算得出的交流侧相电流的d轴和q轴分量指令参考值；
步骤(4)：根据步骤(3)中的表达式得出系统解耦的状态方程，所述状态方程如下：
进一步的，三相并网变流器的控制框图中能量流动的方向由微网直流母线电压的大小决定，当微网中光伏组件的出力低，不能满足微网内的负荷时，直流母线电压呈下降趋势，使得双向并网变流器直流电压环的输出数值为负，即有功电流反向，并网变流器工作于整流状态，反之并网变流器工作于并网逆变状态。
附图说明
图1为本发明双向并网变流器的控制框图。
具体实施方式
下面对本发明一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法具体包括如下步骤：
步骤(1)：建立d-q旋转坐标系下的三相并网变流器的数学模型，所述数学模型为：
其中，urd为变流器交流侧电压的d轴分量，urq为变流器交流侧电压的q轴分量，id为网侧电流的d轴分量，iq为网侧电流的q轴分量，usd为网侧电压的d轴分量，usq为网侧电压的q轴分量；
步骤(2)：从步骤(1)的数学模型中得出网侧电流的d轴分量id、网侧电流的q轴分量iq、网侧电压的d轴分量usd以及网侧电压的q轴分量usq相互之间存在耦合；
步骤(3)：采用电网电压前馈解耦和PI控制相结合的方式，实现交直轴分量之间的解耦，具体表达式如下：
其中，KiP为电流环的比例调节系数，KiI为电流环的积分调节系数，分别为PI控制器计算得出的交流侧相电流的d轴和q轴分量指令参考值；
步骤(4)：根据步骤(3)中的表达式得出系统解耦的状态方程，所述状态方程如下：
本发明通过框图的控制方案实现了网侧电流的解耦控制，也实现了网侧有功和无功的独立控制，三相并网变流器的控制框图中能量流动的方向由微网直流母线电压的大小决定，当微网中光伏组件的出力低，不能满足微网内的负荷时，直流母线电压呈下降趋势，使得双向并网变流器直流电压环的输出数值为负，即有功电流反向，并网变流器工作于整流状态，反之并网变流器工作于并网逆变状态。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (2)
1.一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法，其特征在于，所述三相并网变流器的控制方法具体包括如下步骤：
步骤(1)：建立d-q旋转坐标系下的三相并网变流器的数学模型，所述数学模型为：
其中，urd为变流器交流侧电压的d轴分量，urq为变流器交流侧电压的q轴分量，id为网侧电流的d轴分量，iq为网侧电流的q轴分量，usd为网侧电压的d轴分量，usq为网侧电压的q轴分量；
步骤(2)：从步骤(1)的数学模型中得出网侧电流的d轴分量id、网侧电流的q轴分量iq、网侧电压的d轴分量usd以及网侧电压的q轴分量usq相互之间存在耦合；
步骤(3)：采用电网电压前馈解耦和PI控制相结合的方式，实现交直轴分量之间的解耦，具体表达式如下：
其中，KiP为电流环的比例调节系数，KiI为电流环的积分调节系数，分别为PI控制器计算得出的交流侧相电流的d轴和q轴分量指令参考值；
步骤(4)：根据步骤(3)中的表达式得出系统解耦的状态方程，所述状态方程如下：
2.根据权利要求1所述的一种用于光伏微网的三相并网变流器的控制方法，其特征在于，三相并网变流器的控制框图中能量流动的方向由微网直流母线电压的大小决定，当微网中光伏组件的出力低，不能满足微网内的负荷时，直流母线电压呈下降趋势，使得双向并网变流器直流电压环的输出数值为负，即有功电流反向，并网变流器工作于整流状态，反之并网变流器工作于并网逆变状态。
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