CN114899874B - 一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置 - Google Patents

一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置，用于充分利用变流器容量裕度对电压不平衡进行改善，该方法包括：将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压，通过正负序双模块控制结构分别计算将正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，根据无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。

Description

一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置
技术领域
本申请涉及新能源并网控制技术领域，特别是涉及一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置。
背景技术
在现代电力系统中不平衡电网电压是最常见且危害最大的现象之一，它主要由单相负荷、不对称的线路阻抗以及网络故障等因素引起，严重的不平衡电压可能会引发电网设备安全问题，如变压器过载、电机过热等。随着大规模以电力电子设备为接口的新能源接入电网，不平衡电压也会对发电侧的稳定运行造成影响，由故障导致的并网点电压过低可能引发新能源大面积脱网，直流母线上电压的二倍频波动也会损害变流器本身的使用寿命。GB/T15543-2008规定，电网电压不平衡度(VUF)不能超过2％。
为解决上述问题，常见的处理方式是在负荷或是新能源出口处加装无功补偿装置如TSC(Thyristor switched capacitor，晶闸管投切电容器)/TSR(Thyristor switchedreactor，晶闸管投切电抗器)、APF(Active power filter，有源电力滤波器)或者STATCOM(静止同步补偿器)，但是这种做法增加了额外的安装成本。考虑到光伏等新能源发电表现出明显的随机性和波动性，大部分时间其并网变流器都未处于全功率运行状态，无法充分利用其容量裕度对电压不平衡进行改善。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法及装置，以便克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。具体方案如下：
第一方面，本发明实施例公开了一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法，所述方法包括：
将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压；
通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值；
根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。
可选的，所述将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压，包括：
采用双二阶广义积分器将所述并网点电压分解成所述同步旋转坐标系下的正负序分量，得到所述正负序电压。
可选的，所述通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，包括：
所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；
根据如下公式计算所述正序d轴电流；
根据如下公式计算所述正序q轴电流；
根据如下公式计算所述负序d轴电流；
根据如下公式计算所述负序q轴电流；
所述id +为所述正序d轴电流，所述iq +为所述正序q轴电流，所述id -为所述负序d轴电流，所述iq -为所述负序q轴电流，所述kp为所述比例积分控制器的比例系数，所述ki为比例积分控制器积分系数，所述Vdc为直流电压，所述为直流电压参考值，所述/>为交流电压参考值，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压。
可选的，所述根据无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流，包括：
所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；
根据所述无功电流参考值计算所述变流器的输出功率，其中，所述输出功率所包含的直流分量和二倍频振荡分量；
根据所述变流器的输出功率计算电流功率矢量；所述电流功率矢量包括：正序d轴电流功率矢量、正序q轴电流功率矢量、负序d轴电流功率矢量和负序q轴电流功率矢量；
对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量进行求和，得到所述变流器的输出总功率；
当所述变流器的输出总功率不大于所述变流器的最大功率时，确定所述变流器的功率限制因子k取1；
当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，通过所述变流器的功率限制因子k对所述无功电流参考值进行约束，重新确定所述变流器的内环参考电流。
可选的，所述根据所述无功电流参考值计算变流器的输出功率，以及所述输出功率所包含的直流分量和二倍频振荡分量，包括：
根据如下公式计算所述变流器的有功功率；
pgrid＝P0+Pc cos(θ+-θ-)+Ps sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率二倍振荡分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率；
qgrid＝Q0+Qc cos(θ+-θ-)+Qs sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率二倍振荡分量；
其中，所述pgrid为所述变流器的有功功率，所述qgrid为所述变流器的无功功率，所述P0为有功功率直流分量，所述Q0为无功功率直流分量，所述Pc和所述Ps均为有功功率二倍频振荡分量，所述Qc和所述Qs均为无功功率二倍频振荡分量，所述θ+为正序旋转变换角，所述θ-为负序旋转变换角，所述id +为正序d轴电流，所述iq +为正序q轴电流，所述id -为负序d轴电流，所述iq -为负序q轴电流，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压，所述vq+为并网点正序q轴电压。
可选的，所述根据所述变流器的输出功率计算电流功率矢量，包括：
根据所述变流器的输出有功功率和所述变流器的输出无功功率，计算所述电流功率矢量。
可选的，所述根据所述变流器的有功功率和所述变流器的无功功率，计算所述电流功率矢量，包括：
根据如下公式计算所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量；
ξi＝pi+jqi；
其中，pi和qi分别为电流i发出的有功功率和无功功率；
对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量分别取最大值，得到所述电流功率矢量；
对所述正序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序d轴电流功率矢量的值为
对所述正序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序q轴电流功率矢量的值为
对所述负序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序d轴电流功率矢量的值为
对所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序q轴电流功率矢量的值为
其中，所述为正序d轴电流功率矢量，所述/>为正序q轴电流功率矢量，所述/>负序d轴电流功率矢量，所述/>为负序q轴电流功率矢量，所述j为虚数符号。
可选的，所述当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，通过功率限制因子k对所述无功电流参考值进行约束，重新确定所述变流器内环参考电流，包括：
当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，将所述正序q轴电流、所述负序d轴电流、所述负序q轴电流分别乘以所述功率限制因子k，得到重新确定后的所述变流器内环参考电流，从而避免所述变流器的输出总功率越限；所述功率限制因子所述/>所述R为/>所述T为RS和圆弧/>的交点。
第二方面，本发明实施例公开了一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的装置，所述装置包括：
分解单元，所述分解单元用于将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压；
计算单元，所述计算单元用于通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值；
确定单元，所述确定单元用于根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。
第三方面，本发明公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括：
当所述计算机操作指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述任一项所述的光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将并网点电压进行分解，得到正负序电压，通过正负序双模块控制结构分别计算正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，并根据无功电流参考值重新确定变流器内环参考电流，从而充分利用光伏并网变流器容量裕度对电压不平衡进行改善，提高对光伏并网电流器的利用率，提高不平衡电网的电压质量，提高光伏并网系统的安装效益，同时减少无功补偿装置的投入，降低电网建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中光伏并网系统不平衡电压补偿控制方法的流程示意图；
图2为光伏并网系统的典型电路图；
图3为本申请实施例中光伏并网系统不平衡电压补偿控制方法的总体控制框图；
图4为本申请实施例中的DSOGI-PLL结构框图；
图5为本申请实施例中的SOGI-QSG结构框图；
图6为本申请实施例中的电流功率矢量求和示意图；
图7为本申请实施例与现有技术的并网点电压对比图；
图8为采用本申请实施例中光伏并网系统不平衡电压补偿控制方法时，电网故障前后有功功率的变化情况图；
图9为采用本申请实施例中光伏并网系统不平衡电压补偿控制方法时，不同光照条件下的并网点电压图；
图10为本申请实施例中光伏并网系统不平衡电压补偿控制装置的示意图。
具体实施方式
已有的研究主要关注以变流器为接口的新能源如何适应不平衡电网，确保变流器输入电网的电流是三相平衡的，或者是保证馈入电网的有功功率没有二倍频的波动，亦或是无功功率没有二倍频波动，也有学者针对于这三种情况做了统一模型，通过设置功率调节系数k1和k2灵活的在这三种控制目标之间取得一个相对平衡值。上述研究更多的是在被动的适应不平衡电网，而非主动给电网提供电压支撑，为解决这一问题，针对电网电压出现不平衡问题，本发明提出在保证有功功率仍以MPPT(Maximum PowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)控制出力的前提下，利用变流器容量裕度主动发出无功用于支撑电网电压的控制策略。
本发明提出了一种考虑变流器容量约束的光伏并网系统不平衡电压补偿控制技术。提出了在保证并网系统原本有功出力基本不变的前提下利用变流器可用容量为电网电压提供无功支撑的控制策略。按照对称分量法不平衡电网电压可以分解为正序电压、负序电压和零序电压，考虑到并网变压器结构为Δ/Y因此在本发明中不计及零序分量，本发明所提的电压支撑包括正序电压的恢复和负序电压的抑制。典型的不平衡电网由不对称故障造成，本发明及相关示例均以单相短路故障模拟不平衡电网。
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图1和图3，图1为本申请实施例提供的一种种光伏并网系统不平衡电压补偿控制方法的流程示意图，图3为总体控制框图，该方法具体可以包括：
S101：将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压。
对并网点电压进行分解，得到同步旋转坐标系下的正序电压和负序电压。
S1011：采用双二阶广义积分器将所述并网点电压分解成所述同步旋转坐标系下的正负序分量，得到所述正负序电压。
用基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)技术将不对称电网电压分解成同步旋转坐标系下正负序分量的形式，从而对电网中普遍存在的高次谐波进行过滤，提高测量和控制的精度，DSOGI-PLL基本控制结构如图4和图5所示，图5为DSOGI-PLL基本控制结构中所包含的SOGI-QSG控制结构。
S102:通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值。
需要说明的是，变流器对电网的电压支撑通过正负序的q轴电流实现，通过向电网注入一定的正序q轴电流使电网正序电压恢复到额定值，注入一定的负序q轴电流抑制电网负序电压。由于在同步旋转坐标系下进行控制器设计，各电气量均为直流量，因此可以采用PI控制器(比例积分控制器)来实现目标参考值的跟踪控制。
设计正负序双模块控制结构分别计算将正负序电压通过PI(比例积分控制器)控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，正序有功电流仍用于控制直流母线电压实现前置DC/DC模块的MPPT控制。从而在不改变原光伏系统有功功率输出的前提下，设计正负序双模块控制结构分别补偿正序电压跌落和抑制负序电压。
S1021：所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；
根据如下公式计算所述正序d轴电流；
根据如下公式计算所述正序q轴电流；
根据如下公式计算所述负序d轴电流；
根据如下公式计算所述负序q轴电流；
所述id +为所述正序d轴电流，所述iq +为所述正序q轴电流，所述id -为所述负序d轴电流，所述iq -为所述负序q轴电流，所述kp为所述比例积分控制器的比例系数，所述ki为比例积分控制器积分系数，所述Vdc为直流电压，所述为直流电压参考值，所述/>为交流电压参考值，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压。
S103:根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。
当发生严重三相电压不平衡时，由步骤S1021中得到的参考电流值可能会导致变流器功率越限，为保证光伏并网系统安全稳定运行，需要对参考电流值做一定限制，确定出最终的变流器的内环参考电流值。
S1031:所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；根据所述无功电流参考值计算所述变流器的输出功率，其中，所述输出功率所包含的直流分量和二倍频振荡分量。
根据瞬时功率理论，不平衡电网下变流器的输出功率包含直流分量和二倍频的波动分量，根据无功电流参考值确定出变流器的输出功率，以及输出功率包含的直流分量和二倍频的波动分量。
S1031具体包括：
根据如下公式计算所述变流器的有功功率；
pgrid＝P0+Pc cos(θ+-θ-)+Ps sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率二倍振荡分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率；
qgrid＝Q0+Qc cos(θ+-θ-)+Qs sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率二倍振荡分量；
其中，所述pgrid为所述变流器的有功功率，所述qgrid为所述变流器的无功功率，所述P0为有功功率直流分量，所述Q0为无功功率直流分量，所述Pc和所述Ps均为有功功率二倍频振荡分量，所述Qc和所述Qs均为无功功率二倍频振荡分量，所述θ+为正序旋转变换角，所述θ-为负序旋转变换角，所述id +为正序d轴电流，所述iq +为正序q轴电流，所述id -为负序d轴电流，所述iq -为负序q轴电流，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压，所述vq+为并网点正序q轴电压。
S1032:根据所述变流器的输出功率计算电流功率矢量；所述电流功率矢量包括：正序d轴电流功率矢量、正序q轴电流功率矢量、负序d轴电流功率矢量和负序q轴电流功率矢量。
为便于表达，本发明中定义电流功率矢量ξ表示电流i发出的功率。
则电流功率矢量的计算公式为ξi＝pi+jqi。
其中，pi和qi分别为电流i发出的有功功率和无功功率。
则，正序d轴电流功率矢量的计算公式为：
正序q轴电流功率矢量的计算公式为：
负序d轴电流功率矢量的计算公式为：
负序q轴电流功率矢量的计算公式为：
其中，θ＝θ+-θ-，考虑到电流功率矢量的计算公式包含了二倍频的周期分量，不便于进行计算，在本发明中取二倍频的周期分量的最大值从而对公式进行简化，且保证简化后的矢量模值大于原值，得到新的电流功率矢量。
S1032具体包括：所述根据所述变流器的有功功率和所述变流器的无功功率，计算所述电流功率矢量。
对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量分别取最大值，得到所述电流功率矢量；
对所述正序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序d轴电流功率矢量的值为
对所述正序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序q轴电流功率矢量的值为
对所述负序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序d轴电流功率矢量的值为
对所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序q轴电流功率矢量的值为
其中，所述为正序d轴电流功率矢量，所述/>为正序q轴电流功率矢量，所述/>负序d轴电流功率矢量，所述/>为负序q轴电流功率矢量，所述j为虚数符号。
S1033:对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量进行求和，得到所述变流器的输出总功率。
OS为变流器的输出总功率。
S1034:当所述变流器的输出总功率不大于所述变流器的最大功率时，确定所述变流器的功率限制因子k取1；
当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，通过所述变流器的功率限制因子k对所述无功电流参考值进行约束，重新确定所述变流器的内环参考电流。
需要说明的是当电网不平衡度较低时其矢量和幅值|OS|小于变流器最大功率Smax，表明跟踪电压外环给出的参考电流不会引起功率越限，此时功率限制因子k取1，否则应通过功率限制因子k约束参考电流防止越限。
S1034具体包括：当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，将所述正序q轴电流、所述负序d轴电流、所述负序q轴电流分别乘以所述功率限制因子k，得到重新确定后的所述变流器内环参考电流，从而避免所述变流器的输出总功率越限；所述功率限制因子所述/>所述R为/>所述T为RS和圆弧/>的交点，请参见图6所示。从而通过加入功率限制因子对参考电流进行约束，避免造成最大功率值越限。
为展现本发明与传统光伏控制方法的差异，在此分别利用本方法和传统光伏控制方法(功率因数控制)对所给测试算例作比较分析，并比较在不同光照环境下本方法的补偿效果差异。测试算例拓扑结构如图2所示，相关参数见表1。
表1测算例基本参数
在测试算例中当t＝5s时C相电网电压发生短路故障，对应电网电压跌落12.6％，测试结果如图7所示，基于传统的功率因数控制方法在网侧电压发生跌落时不能对电网提供电压支撑，而本发明可以一定程度上补偿不平衡电压，图8表示故障前后有功功率的变化情况，可以看出尽管由于正负序的电压电流交互作用引起了功率的二倍频波动，但是其均值仍与故障前保持一致。
由于考虑了变流器的容量限制和有功优先的原则，本发明不一定能做到完全补偿，补偿效果取决于变流器最大允许的功率及当前气象条件下的有功输出。图9对比了不同光照条件下本方法的补偿效果，可以明显看到随着光照强度降低，变流器容量裕度增加，对不平衡电压的补偿效果变好。
结果表明本发明可以有效支撑电网不平衡电压，同时不影响原光伏变流器有功功率的输出，极大提高了光伏并网系统的安装效益，降低大规模可再生能源接入的新型电力系统建设成本。
参见图10，本申请实施例提供了一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的装置，具体包括以下单元：
分解单元1001，所述分解单元用于将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压；
计算单元1002，所述计算单元用于通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值；
确定单元1003，所述确定单元用于根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
通过将并网点电压进行分解，得到正负序电压，通过正负序双模块控制结构分别计算正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，并根据无功电流参考值重新确定变流器内环参考电流，从而充分利用变流器容量裕度对电压不平衡进行改善，提高不平衡电网的电压质量，提高光伏并网系统的安装效益，同时减少无功补偿装置的投入，降低电网建设成本。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机操作指令，当所述计算机操作指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行所述光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法。
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、装置、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、装置、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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法，其特征在于，所述方法包括：
将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压；
通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值；
根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流；
其中，所述通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值，包括：
所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；
根据如下公式计算所述正序d轴电流；
根据如下公式计算所述正序q轴电流；
根据如下公式计算所述负序d轴电流；
根据如下公式计算所述负序q轴电流；
所述id +为所述正序d轴电流，所述iq +为所述正序q轴电流，所述id -为所述负序d轴电流，所述iq -为所述负序q轴电流，所述kp为所述比例积分控制器的比例系数，所述ki为比例积分控制器积分系数，所述Vdc为直流电压，所述为直流电压参考值，所述/>为交流电压参考值，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压；
其中，所述根据无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流，包括：
所述无功电流参考值包括：正序d轴电流、正序q轴电流、负序d轴电流和负序q轴电流；
根据所述无功电流参考值计算所述变流器的输出功率，其中，所述输出功率所包含的直流分量和二倍频振荡分量；
根据所述变流器的输出功率计算电流功率矢量；所述电流功率矢量包括：正序d轴电流功率矢量、正序q轴电流功率矢量、负序d轴电流功率矢量和负序q轴电流功率矢量；
对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量进行求和，得到所述变流器的输出总功率；
当所述变流器的输出总功率不大于所述变流器的最大功率时，确定所述变流器的功率限制因子k取1；
当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，通过所述变流器的功率限制因子k对所述无功电流参考值进行约束，重新确定所述变流器的内环参考电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压，包括：
采用双二阶广义积分器将所述并网点电压分解成所述同步旋转坐标系下的正负序分量，得到所述正负序电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述无功电流参考值计算变流器的输出功率，以及所述输出功率所包含的直流分量和二倍频振荡分量，包括：
根据如下公式计算所述变流器的有功功率；
pgrid＝P0+Pc cos(θ+-θ-)+Ps sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的有功功率二倍振荡分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率；
qgrid＝Q0+Qc cos(θ+-θ-)+Qs sin(θ+-θ-)；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率直流分量；
根据如下公式计算所述变流器的无功功率二倍振荡分量；
其中，所述pgrid为所述变流器的有功功率，所述qgrid为所述变流器的无功功率，所述P0为有功功率直流分量，所述Q0为无功功率直流分量，所述Pc和所述Ps均为有功功率二倍频振荡分量，所述Qc和所述Qs均为无功功率二倍频振荡分量，所述θ+为正序旋转变换角，所述θ-为负序旋转变换角，所述id +为正序d轴电流，所述iq +为正序q轴电流，所述id -为负序d轴电流，所述iq -为负序q轴电流，所述vd +为并网点正序d轴电压，所述vd -为并网点负序d轴电压，所述vq -为并网点负序q轴电压，所述vq+为并网点正序q轴电压。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述变流器的输出功率计算电流功率矢量，包括：
根据所述变流器的输出有功功率和所述变流器的输出无功功率，计算所述电流功率矢量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述变流器的有功功率和所述变流器的无功功率，计算所述电流功率矢量，包括：
根据如下公式计算所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量；
ξi＝pi+jqi；
其中，pi和qi分别为电流i发出的有功功率和无功功率；
对所述正序d轴电流功率矢量、所述正序q轴电流功率矢量、所述负序d轴电流功率矢量和所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量分别取最大值，得到所述电流功率矢量；
对所述正序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序d轴电流功率矢量的值为
对所述正序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述正序q轴电流功率矢量的值为
对所述负序d轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序d轴电流功率矢量的值为
对所述负序q轴电流功率矢量中的二倍频的周期分量取最大值后，所述负序q轴电流功率矢量的值为
其中，所述为正序d轴电流功率矢量，所述/>为正序q轴电流功率矢量，所述/>负序d轴电流功率矢量，所述/>为负序q轴电流功率矢量，所述j为虚数符号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，通过功率限制因子k对所述无功电流参考值进行约束，重新确定所述变流器内环参考电流，包括：
当所述变流器的输出总功率大于所述变流器的最大功率时，将所述正序q轴电流、所述负序d轴电流、所述负序q轴电流分别乘以所述功率限制因子k，得到重新确定后的所述变流器内环参考电流，从而避免所述变流器的输出总功率越限；所述功率限制因子所述/>所述R为/>所述T为RS和圆弧/>的交点。
7.一种光伏并网系统不平衡电压补偿控制的装置，其特征在于，所述装置用于执行前述权利要求1至至6中任一项所述的方法，所述装置包括：
分解单元，所述分解单元用于将并网点电压分解成同步旋转坐标系下的正负序分量，得到正负序电压；
计算单元，所述计算单元用于通过正负序双模块控制结构分别计算将所述正负序电压通过比例积分控制器控制调整到给定值所需发出的无功电流参考值；
确定单元，所述确定单元用于根据所述无功电流参考值重新确定变流器的内环参考电流。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机操作指令，当所述计算机操作指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-6中任一项所述的光伏并网系统不平衡电压补偿控制的方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226930A (zh) * 2015-09-23 2016-01-06 北京能高自动化技术股份有限公司 一种应用于光伏并网变流器的无功功率控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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提高含光伏发电系统的配电网供电电压质量的研究;李建文;王雪莹;李永刚;施小帅;孙伟;;太阳能学报;20180518(第08期);全文 *

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