CN109888819A - 一种光伏发电系统及其控制方法和装置 - Google Patents

一种光伏发电系统及其控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏发电系统及其控制方法和装置。该光伏发电系统包括控制器、第一逆变器、第二逆变器和至少两个用于与光伏阵列连接的DC/DC模块，各DC/DC模块的输出端与直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的直流侧均与所述直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的交流侧均用于连接电网，控制器控制所述第一逆变器用于控制直流母线电压保持稳定，控制器控制第二逆变器用于进行功率调节，各DC/DC模块工作在最大功率跟踪控制模式下。本发明通过第二逆变器进行功率调节，可在不需要储能装置参与的情况下实现光伏发电系统功率快速调节的目的，解决了目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题。

Description

一种光伏发电系统及其控制方法和装置
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏发电系统及其控制方法和装置。
背景技术
随着光伏发电产业的日益发展，光伏电站的建设也正从追求规模向高效发电的方向转变，集散式方案从整个光伏系统的角度考虑，相比传统集中式方案，不仅能够提高发电效率，而且与组串式方案发电效率基本相同，初始投资成本却大幅下降，因此集散式光伏发电系统越来越受到业内的重视。
集散式光伏逆变系统是集中逆变、分散式跟踪的并网方案，如图1所示为传统的集散式光伏发电系统，其在传统的光伏汇流箱内部增加DC/DC控制单元，实现了多串PV组件对应1路MPPT的分散跟踪功能，大大降低了组件参数不一致、局部阴影、仰角差异等导致的效率损失。
然而，传统的集散式光伏发电系统在实现功率快速控制方面显得能力不足，这是由光伏发电系统本身的特性决定的，由于MPPT的实现需要一定的时间，响应尺度一般为秒级，因此很难满足电力调度系统毫秒级的调度需求。
为了满足快速功率控制的要求，申请公布号为CN108512254A的中国专利申请就公开了一种能源互联网光伏发电微网系统，该光伏发电微网系统由光伏电池板、MPPT控制器、储能蓄电池组、逆变器、直流负载组成，蓄电池储能单元可以在能量过剩时存储多余电量，在高峰负荷时释放存储的能量，是控制直流母线电压稳定的重要环节。当光伏发电系统接收到电力系统的调度指令时，根据调度指令的大小，控制蓄电池储能单元进行充电或放电。
该光伏发电微网系统虽然通过在直流母线侧接入储能蓄电池组的方式满足了快速功率控制的要求，但是储能蓄电池组的接入使得系统造价高昂，为新能源场站的投资增加了巨大的建设成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏发电系统及其控制方法和装置，用于解决目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
本发明提供了一种光伏发电系统，该光伏发电系统包括控制器、第一逆变器、第二逆变器和至少两个用于与光伏阵列连接的DC/DC模块，各DC/DC模块的输出端与直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的直流侧均与所述直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的交流侧均用于连接电网，控制器控制所述第一逆变器用于控制直流母线电压保持稳定，控制器控制第二逆变器用于进行功率调节，各DC/DC模块工作在最大功率跟踪控制模式下。
采用本发明系统的有益效果：光伏发电系统包括用于进行功率调节的第二逆变器，通过第二逆变器进行功率调节，可在不需要储能装置参与的情况下实现光伏发电系统功率快速调节的目的，解决了目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题。
为了实现收到降功率调节指令后光伏发电系统功率快速调节的目的，进一步地，当控制器收到降功率调节指令时，控制第二逆变器降低自身输出电流，控制器控制第一逆变器维持原输出电流，使得总功率降低，并根据总功率的变化情况调节各DC/DC模块的输入侧电压，降低MPPT跟踪效率。
为了保证收到降功率调节指令前第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，在控制器收到降功率调节指令前，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了保证收到恢复功率指令后第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，当控制器收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了实现两逆变器之间电流的合理分配，进一步地，所述设定比例为50％。
本发明还提供了一种光伏发电系统的控制方法，该光伏发电系统包括第一逆变器、第二逆变器和至少两个用于与光伏阵列连接的DC/DC模块，各DC/DC模块的输出端与直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的直流侧均与所述直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的交流侧均用于连接电网，所述第一逆变器用于控制直流母线电压保持稳定，第二逆变器用于进行功率调节，各DC/DC模块工作在最大功率跟踪控制模式下；该光伏发电系统的控制方法包括以下步骤：当收到降功率调节指令时，控制第二逆变器降低自身输出电流，控制第一逆变器维持原输出电流，使得总功率降低，并根据总功率的变化情况调节各DC/DC模块的输入侧电压，降低MPPT跟踪效率。
采用本发明控制方法的有益效果：通过第二逆变器进行功率调节，可在不需要储能装置参与的情况下实现光伏发电系统功率快速调节的目的，解决了目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题。
为了保证收到降功率调节指令前第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，在收到降功率调节指令前，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了保证收到恢复功率指令后第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，当收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了实现两逆变器之间电流的合理分配，进一步地，所述设定比例为50％。
本发明还提供了一种光伏发电系统的控制装置，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下控制方法：当收到降功率调节指令时，控制第二逆变器降低自身输出电流，控制第一逆变器维持原输出电流，使得总功率降低，并根据总功率的变化情况调节各DC/DC模块的输入侧电压，降低MPPT跟踪效率。
采用本发明控制装置的有益效果：通过第二逆变器进行功率调节，可在不需要储能装置参与的情况下实现光伏发电系统功率快速调节的目的，解决了目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题。
为了保证收到降功率调节指令前第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，在收到降功率调节指令前，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了保证收到恢复功率指令后第二逆变器工作的稳定性，提高系统的可靠性，进一步地，当收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
为了实现两逆变器之间电流的合理分配，进一步地，所述设定比例为50％。
附图说明
图1为传统的集散式光伏发电系统结构示意图；
图2为本发明光伏发电系统的结构示意图；
图3为本发明光伏发电系统的控制方法的流程图；
图4为本发明所采用的MPPT功率跟踪示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
光伏发电系统实施例：
为了解决目前光伏发电系统采用储能装置进行快速功率调节时成本高的问题，本实施例中的光伏发电系统包括控制器、1#逆变器、2#逆变器和三个用于与光伏阵列连接的DC/DC模块，三个DC/DC模块的输出端均与直流母线连接，1#逆变器和2#逆变器的直流侧均与直流母线连接，1#逆变器和2#逆变器的交流侧均用于连接大电网，如图2所示。
本实施例中由控制器控制1#逆变器负责直流母线电压的稳定，其输出电流自身不可控，完全由直流侧DC/DC模块的MPPT跟踪效率决定；由控制器控制2#逆变器则专门负责整个系统的功率调节，其输出电流可控，不受直流侧DC/DC模块的MPPT跟踪效率制约。
如图3所示，本实施例中光伏发电系统的控制方法包括：
当系统启动后，由直流侧DC/DC模块进行正常MPPT跟踪，对应图4中的A点，1#逆变器通过电压外环控制算法控制直流母线电压保持稳定，为2#逆变器的功率调节提供稳定的工作环境，同时1#逆变器计算出总交流输出电流，并将50％的总交流输出电流分配给2#逆变器，两台逆变器共同将直流侧的直流电能转换为可并网的交流电能。
当控制器收到降功率指令时，控制2#逆变器迅速降低自身输出电流，由于光伏发电系统特性1#逆变器将维持原输出电流不变，但是此时整个系统的总输出功率已经迅速下降，因此各路MPPT将根据总功率变化情况调节DC/DC输入侧电压(如降小DC/DC输入侧电压，对应图4中的B点；或者增大DC/DC输入侧电压，对应图4中的C点)，降低MPPT跟踪效率，使直流侧输入功率与交流侧输出功率维持平衡，防止直流母线过电压。
当控制器收到恢复功率指令时，控制各路MPPT放开跟踪效率，2#逆变器转换工作模式继续接受1#逆变器的指令分配任务，整个系统恢复原功率运行。
本实施例中DC/DC模块的个数为三，作为其他实施方式，也可以是二个或大于三个。
本实施例中在控制器收到降功率调节指令前和收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的50％进行电流输出。作为其他实施方式，也可以按照总交流输出电流的其他设定比例进行电流输出，如40％，但由于此时第二逆变器输出电流低于均值，则第一逆变器的输出电流会高于均值，会造成第一逆变器过流，因此，此时MPPT跟踪效率也需要降低。
本实施例中逆变器的个数为2，即包括1#逆变器和2#逆变器，作为其他实施方式，逆变器的个数也可以大于2，比如逆变器的个数为3，即包括1#逆变器、2#逆变器和3#逆变器，在这种情况下，控制器控制1#逆变器负责稳定直流母线电压，控制2#逆变器和3#逆变器负责输出交流电流，输出电流分配原则为：由1#逆变器计算出总输出电流，均分后分配给2#逆变器和3#逆变器，若需要调节功率则由2#逆变器、3#逆变器共同进行功率调节。
光伏发电系统的控制方法实施例：
本实施例中的光伏发电系统的控制方法与光伏发电系统实施例中的控制方法相同，此处不再赘述。
光伏发电系统的控制装置实施例：
光伏发电系统的控制装置包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现光伏发电系统实施例中的控制方法。

Claims (10)

1.一种光伏发电系统，其特征在于，该光伏发电系统包括控制器、第一逆变器、第二逆变器和至少两个用于与光伏阵列连接的DC/DC模块，各DC/DC模块的输出端与直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的直流侧均与所述直流母线连接，第一逆变器和第二逆变器的交流侧均用于连接电网，控制器控制所述第一逆变器用于控制直流母线电压保持稳定，控制器控制第二逆变器用于进行功率调节，各DC/DC模块工作在最大功率跟踪控制模式下。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，当控制器收到降功率调节指令时，控制第二逆变器降低自身输出电流，控制第一逆变器维持原输出电流，使得总功率降低，并根据总功率的变化情况调节各DC/DC模块的输入侧电压，降低MPPT跟踪效率。
3.根据权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，在控制器收到降功率调节指令前，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
4.根据权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，当控制器收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
5.根据权利要求3或4所述的光伏发电系统，其特征在于，所述设定比例为50％。
6.一种如权利要求1所述光伏发电系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
当收到降功率调节指令时，控制第二逆变器降低自身输出电流，控制第一逆变器维持原输出电流，使得总功率降低，并根据总功率的变化情况调节各DC/DC模块的输入侧电压，降低MPPT跟踪效率。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，在收到降功率调节指令前，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
8.根据权利要求6所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，当收到恢复功率指令时，控制第二逆变器按照总交流输出电流的设定比例进行电流输出。
9.根据权利要求7或8所述的光伏发电系统的控制方法，其特征在于，所述设定比例为50％。
10.一种光伏发电系统的控制装置，其特征在于，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器与所述存储器相耦合，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求6-9任一项所述控制方法。
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