CN110994645A - 一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法及系统 - Google Patents

一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于V‑f交叉控制光伏逆变器调节的方法及系统,属于电力系统技术领域。本发明方法,包括:获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。本发明保证了光伏逆变器能够有效的参与系统的电压控制和频率控制。

Description

一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域,并且更具体地,涉及一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法及系统。
背景技术
在大规模的可再生能源渗透入电力系统的情况下,电力系统的频率调节和电压调节仍然由常规同步机组承担,同时可再生能源的间歇性、波动性和不完全可控性导致系统频率和电压问题更加突出,在经特高压直流送出的大型可再生能源基地有出现由于直流换相失败导致的过电压问题,因此为了保证电力系统安全稳定运行,可再生能源机组参与系统频率调节和电压调节是必要的。光伏参与电力系统频率调节受到风功率不可控制的影响,其往上调节的功率受到一定的限值,但是经过配置储能或者压出力等方法也可以使得光伏参与系统频率调节。光伏参与电力系统电压调节的主要受限因素是光伏阵列的输入功率,在视在功率和额定电流的限制下,光伏逆变器可调的无功功率不能达到额定功率,但是光伏逆变器参与系统电压调节的优势在于其无功功率不受气候等外界因素影响,在无光照情况下也可以提供稳定的无功支撑。
在光伏逆变器同时参与电力系统的频率调节和电压调节时(例如大型可再生能源基地经特高压直流送出,发生单极闭锁+换相失败情况下,会造成电压和频率的双向问题,并且在常规交流电网中,电压问题与频率问题往往是孪生的),可能会出现可调容量不能同时满足有功功率和无功功率调节需求的情况,在可调容量不足的情况下,如何合理的分配光伏逆变器的有功功率和无功功率,是目前急需解决的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提出了一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法,所述方法包括:
获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
可选的,内环控制环节包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
可选的,预设条件,具体为:
Imin≤I′ref≤Imax (1)
其中,I′ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
可选的,动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure BDA0002302454760000021
Figure BDA0002302454760000022
根据交叉分配角
Figure BDA0002302454760000023
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure BDA0002302454760000024
Figure BDA0002302454760000025
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax (5)
ΔIqref=βΔImax (6)
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量。
可选的,ΔImax满足:
Figure BDA0002302454760000031
其中,I0为光伏逆变器初始电流、k为裕度系数和IN为光伏逆变器的额定电流。
可选的,方法还包括:在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加V-f控制环节。
本发明还提出了一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的系统,包括:
参数获取模块,获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
第二控制模块,确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
可选的,内环控制环节包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
可选的,预设条件,具体为:
Imin≤I′ref≤Imax
其中,I’ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
可选的,动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure BDA0002302454760000032
Figure BDA0002302454760000033
根据交叉分配角
Figure BDA0002302454760000034
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure BDA0002302454760000035
Figure BDA0002302454760000036
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax
ΔIqref=βΔImax
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量。
可选的,ΔImax满足:
Figure BDA0002302454760000041
其中,I0为光伏逆变器初始电流和k为裕度系数、和IN为光伏逆变器的额定电流。
可选的,系统还包括:
第一控制模块,控制在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加电压-频率V-f控制环节;
本发明通过在光伏逆变器有功和无功控制环节动态调节光伏逆变器的有功电流和无功电流参考值,实现在V-f交叉控制环节对有功功率和无功功率的合理分配,保证光伏逆变器能够有效的参与系统的电压控制和频率控制。
附图说明
图1为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法流程图;
图2为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法内环控制环节结构图;
图3为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法动态分配的无功电流值和无功电流值原理图;
图4为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法频率扰动试验测试结果图;
图5为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法电压扰动试验测试结果图;
图6为本发明一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法,如图1所示,包括:
在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加V-f控制环节;
获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
内环控制环节,结构如图2所示,包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
预设条件,具体为:
Imin≤I′ref≤Imax (1)
其中,I’ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,原理如图3所示,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure BDA0002302454760000061
Figure BDA0002302454760000062
根据交叉分配角
Figure BDA0002302454760000063
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure BDA0002302454760000064
Figure BDA0002302454760000065
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax (5)
ΔIqref=βΔImax (6)
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量,与图2所示AC同向。
ΔImax满足:
Figure BDA0002302454760000066
其中,I0为光伏逆变器初始电流、k为裕度系数和IN为光伏逆变器的额定电流。
根据本发明方法确定的频率扰动试验测试结果,如图4所示,电压扰动试验测试结果,如图5所示。
本发明还提出了一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的系统200,如图6所示,包括:
第一控制模块201,控制在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加V-f控制环节;
参数获取模块202,获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
第二控制模块203,确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
内环控制环节包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
预设条件,具体为:
Imin≤I′ref≤Imax
其中,I’ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure BDA0002302454760000071
Figure BDA0002302454760000072
根据交叉分配角
Figure BDA0002302454760000073
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure BDA0002302454760000074
Figure BDA0002302454760000075
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax
ΔIqref=βΔImax
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量。
ΔImax满足:
Figure BDA0002302454760000076
其中,I0为光伏逆变器初始电流、k为裕度系数和IN为光伏逆变器的额定电流。
本发明通过在光伏逆变器有功和无功控制环节动态调节光伏逆变器的有功电流和无功电流参考值,实现在V-f交叉控制环节对有功功率和无功功率的合理分配,保证光伏逆变器能够有效的参与系统的电压控制和频率控制。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的方法,所述方法包括:
获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足光伏预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
2.根据权利要求1所述的方法,所述内环控制环节包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
3.根据权利要求1所述的方法,所述预设条件,具体为:
Imin≤I'ref≤Imax (1)
其中,I’ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
4.根据权利要求1所述的方法,所述动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure FDA0002302454750000011
Figure FDA0002302454750000012
根据交叉分配角
Figure FDA0002302454750000013
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure FDA0002302454750000014
Figure FDA0002302454750000015
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax (5)
ΔIqref=βΔImax (6)
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量。
所述ΔImax满足:
Figure FDA0002302454750000021
其中,I0为光伏逆变器初始电流、k为裕度系数和IN为光伏逆变器的额定电流。
5.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括:在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加V-f控制环节。
6.一种基于V-f交叉控制光伏逆变器调节的系统,所述系统包括:
参数获取模块,获取光伏逆变器的内环电流控制环节参数,根据光伏逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值;
第二控制模块,确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值,若均方根值不满足预设条件时,确定动态分配的无功电流值和无功电流值,使用无功电流值和无功电流值对光伏逆变器进行交叉控制调节。
7.根据权利要求6所述的系统,所述内环控制环节包括:快速电压响应控制环节,偏差求取环节,滤波环节,死区环节,第一串联校正环节,第二串联校正环节,增量限幅环节,叠加环节和限幅环节。
8.根据权利要求6所述的系统,所述光伏逆变器最小及最大的电流限制,具体为:
Imin≤I’ref≤Imax
其中,I’ref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、Imin为逆变器的最小电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。
9.根据权利要求6所述的系统,所述动态分配的无功电流值和无功电流值的确定,具体为:
根据如下公式获取交叉分配角
Figure FDA0002302454750000022
Figure FDA0002302454750000023
根据交叉分配角
Figure FDA0002302454750000024
确定有功电流交叉分配因子α和无功电流交叉分配因子β:
Figure FDA0002302454750000025
Figure FDA0002302454750000026
根据α和β确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref,确定公式如下:
ΔIdref=αΔImax
ΔIqref=βΔImax
其中ΔImax为光伏逆变器初始不限幅的同向的电流增量。
所述ΔImax满足:
Figure FDA0002302454750000031
其中,I0为光伏逆变器初始电流、k为裕度系数和IN为光伏逆变器的额定电流。
10.根据权利要求1所述的系统,所述系统还包括:
第一控制模块,控制在光伏逆变器的内环电流控制环节,加入附加电压-频率V-f控制环节。
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