CN116540830A - 一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏发电技术领域，公开了一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备。本发明根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；其中改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。本发明可以自动根据功率平衡情况调节光伏发电系统出力，无需增加额外装置，仅需对现有的MPPT控制方法进行一些改动，实现难度较低。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备。
背景技术
光伏发电是新能源发电的主力军，在缓解能源危机和减少环境污染方面发挥着重要的作用，拥有巨大的发展潜力。
为了提高光电转换效率，光伏发电系统通常以最大功率跟踪(MPPT)方式运行。现有的MPPT方法依据判断方法和准则的不同被分为开环的MPPT方法和闭环的MPPT方法。外界温度、光照和负载的变化对光伏电池输出特性的影响呈现出一些基本的规律，比如光伏电池的最大功率点电压与光伏电池的开路电压之间存在近似的线性关系，开环的MPPT控制方法基于这些规律进行功率控制。而闭环的MPPT方法通过对光伏电池输出电压和电流值的实时测量与闭环控制来实现MPPT，使用最广泛的自寻优类算法即属于这一类，其中典型的自寻优MPPT算法有扰动观察法(Perturbation and Observation Method，P&O)和电导增量法(Incremental Conductance，INC)两种。
随着并网光伏容量的逐渐增加，电力系统功率平衡关系已不再要求光伏发电系统一直处于最大功率发电状态，而是要求光伏发电系统以更加灵活的方式输出功率。为此，研究一种更加灵活高效的光伏发电系统输出功率控制方法十分必要。
发明内容
本发明提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备，解决了现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。
本发明第一方面提供一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、Boost电路、并网逆变器、LCL滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述Boost电路之间通过第一电容连接，所述Boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，所述方法包括：
根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；
采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值，包括：
将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制，包括：
采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；
根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；
计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路的开关器件的占空比。
本发明第二方面提供一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、Boost电路、并网逆变器、LCL滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述Boost电路之间通过第一电容连接，所述Boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，所述系统包括：
确定模块，用于根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；
控制模块，用于采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述确定模块包括：
第一处理单元，用于将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
第二处理单元，用于将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
第一设置单元，用于若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
第二设置单元，用于若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
根据本发明第二方面的一种能够实现的方式，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述控制模块包括：
采集单元，用于采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；
第一计算单元，用于根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；
第二计算单元，用于计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
控制单元，用于若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路的开关器件的占空比。
本发明第三方面提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制设备，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项能够实现的方式所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
本发明第四方面一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项能够实现的方式所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；其中改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到；本发明可以自动根据功率平衡情况调节光伏发电系统出力，无需增加额外装置，仅需对现有的MPPT控制方法进行一些改动，实现难度较低，解决了现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为光伏发电系统的一次主回路的电路图；
图2为本发明一个可选实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法的流程图；
图3为本发明一个可选实施例提供的直流母线电压偏差判断逻辑框图；
图4为光伏阵列的电流-电压曲线及功率-电压曲线的示意图；
图5为现有技术中基于扰动观察法的MPPT控制策略逻辑图；
图6为本发明一个可选实施例提供的采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制的逻辑图；
图7为以某个光伏发电系统为例时的光伏阵列的PV曲线示意图；
图8为以某个光伏发电系统为例时的直流母线电压偏差判断逻辑框图；
图9为光伏发电系统无法稳定运行时的波形图；
图10为光伏发电系统稳定运行时的波形图；
图11为本发明一个可选实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统的结构连接框图。
附图标记：
01-光伏阵列；02-Boost电路；03-并网逆变器；04-LCL滤波电路；05-交流电网；06-第一电容；07-第二电容；
1-确定模块；2-控制模块；
10-减法器；20-乘法器；30-一阶低通滤波器；40-滞回比较器。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备，用于解决现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法。
其中，如图1所示，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列01、Boost电路02、并网逆变器03、LCL滤波电路04和交流电网05，所述光伏阵列01和所述Boost电路02之间通过第一电容06连接，所述Boost电路02和所述并网逆变器03之间通过第二电容07连接。
光伏阵列01由一定数量的光伏模块串联或并联组成，光伏模块由一定数量的光伏电池串联或并联组成；Boost电路02是输出电压高于输入电压的单管隔离直流变换器，俗称升压斩波器；并网逆变器03用于将光伏阵列01所产生的直流电逆变成交流电送入电网，并网逆变器03采用经典的直流电压、无功功率双闭环控制。
第一电容06和第二电容07是光伏发电系统中位于光伏阵列01和并网逆变器03之间重要的组成元件。一方面其可以减小光伏阵列01的输出电压的纹波，从而间接减小光伏阵列01的输出功率的纹波；另一方面，第一电容06和第二电容07在每半个周期内作为电能接受器或电源，周期交替，有利于保持直流母线的功率平衡。
LCL滤波电路04是光伏系统经过逆变之后非常重要的一环，它的作用是确保输出的并网电压和注入电网电流有较高的电能质量。
本申请实施例中，通过光伏发电系统输出功率灵活控制方法实现光伏阵列01最大功率点跟踪以及控制逆变器并网的输送功率和并网电流，进而使光伏阵列01所输出的最大功率向电网输送的功率平衡。
图1中，Upv、Ipv分别为光伏阵列01端口的直流电压、直流电流，Udcm为并网逆变器03直流母线上的直流电压。
Boost电路02的输入、输出端口直流电压分别对应Upv、Udcm，并且满足Udcm＝Upv/(1-D)，D为Boost电路02的占空比。
请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法的流程图。
本发明实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法，包括步骤S1-S2。
步骤S1，根据并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高。
在一种能够实现的方式中，所述根据并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值，包括：
将所述并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
其中，直流母线电压参考值为光伏发电系统设计时确定的直流电压参考值。
作为具体的实施方式，定义直流母线电压偏差ΔUdc＝Udcm-Udcref，其中Udcm为并网逆变器03直流母线上的直流电压，Udcref为直流母线电压参考值，定义变量FlagUdcBal为直流母线电压偏差标志位，FlagUdcBal＝1表示直流母线电压偏低，FlagUdcBal＝-1表示直流母线电压偏高，如图3所示，通过减法器10计算所述并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差ΔUdc，通过乘法器将ΔUdc乘以-1，再将得到的结果经过一阶低通滤波器30，得到第一处理结果；进而将得到的第一处理结果输入至滞回比较器40，得到第二处理结果；若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续t1时间后，生成直流母线电压偏低标志位，即FlagUdcBal＝1；若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续t2时间后，生成直流母线电压偏高标志位，即FlagUdcBal＝-1。
所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的值和具体的光伏发电系统元件参数及控制特性有关。在一种能够实现的方式中，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
步骤S2，采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路02的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
以基于扰动观察法的MPPT控制算法为例，如图4所示，正常条件下，光伏电池P-U特性曲线是以一个最大功率点极值的单峰值函数，这一特点为采用扰动观察法来寻找最大功率点提供了条件，而扰动观察法实际上采用了步进搜索的思路，即从起始状态开始，每次对输入信号进行有限变化，然后量测由于输入了信号变化引起输出变化的大小及方向，进行方向辨别后，再控制被控对象的输入按需要的方向调节，从而实现自寻最优控制。图4中，MPP点左侧区域，Ppv和Upv的变化方向相同。MPP点右侧区域，Ppv和Upv的变化方向相反。其中，Ppv为光伏阵列01的输出功率，Ppvmax为光伏阵列01输出功率的最大值，UpvMPP为MPP点的光伏阵列01输出的直流电压，IpvMPP为MPP点处光伏阵列01输出的直流电流，I-Ucurve表示光伏阵列01的电流-电压曲线，P-Ucurve表示光伏阵列01的功率-电压曲线，Ipvmax为光伏阵列01输出的直流电流的最大值。
现有的MPPT控制算法的控制逻辑如图5所示。其基本思想是：首先扰动光伏电池的输出电压(或电流)，然后观测光伏电池输出功率的变化，根据功率变化的趋势连续改变扰动电压(或电流)方向，使光伏电池最终工作最大功率点。图5所示的控制逻辑包括：
1)计算相邻两个控制周期内光伏阵列01输出直流电压Upv的变化量dUpv＝Upv(k)-Upv(k-1)，其中Upv(k)表示当前控制周期光伏阵列01输出的直流电压，Upv(k-1)表示上个控制周期光伏阵列01输出的直流电压；
2)计算相邻两个控制周期内光伏阵列01输出功率Ppv及其变化量dPpv，其中：Ppv＝Upv×Ipv，dPpv＝Ppv(k)-Ppv(k-1)。其中，Ipv为光伏阵列01输出直流电流，Ppv(k)表示当前控制周期光伏阵列01的输出功率，Ppv)k-1)表示上个控制周期光伏阵列01的输出功率；
3)判断dUpv、dPpv是否为同方向，即：判断dUpv×dPpv是否大于0；
4)若第3)步结果为大于0，则进一步判断dPpv是否等于0；若等于0，则维持上一个控制周期的占空比不变；若不等于0，则减小Boost电路02开关器件的占空比，此时D(k)＝D(k-1)-ΔDdec，其中D)k)表示当前控制周期Boost电路02开关器件占空比的值，D(k-1)表示上个控制周期Boost电路02开关器件占空比的值，ΔDdec为减小占空比时采用的步长；
5)若第3)步结果为小于等于0，则进一步判断dPpv是否等于0；若等于0，则维持上一个控制周期的占空比不变；若不等于0，则增加Boost电路02开关器件的占空比，此时D(k)＝D(k-1)+ΔDinc，其中ΔDinc为增加占空比时采用的步长。
本发明实施例中，将直流母线电压偏差标志位加入到现有的MPPT控制算法中，以实现对MPPT控制算法的改进。
在一种能够实现的方式中，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制，包括：
采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列01输出的直流电压和直流电流；
根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列01输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列01输出功率之间的变化量作为第二变化量；
计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路02的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路02的开关器件的占空比。
作为具体的实施方式，本发明实施例的采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制的逻辑图如图6所示。图6所示的控制逻辑包括：
1)计算相邻两个控制周期内光伏阵列01输出直流电压Upv的变化量dUpv＝Upv(k)-Upv(k-1)，其中Upv(k)表示当前控制周期光伏阵列01输出的直流电压，Upv(k-1)表示上个控制周期光伏阵列01输出的直流电压；
2)计算相邻两个控制周期内光伏阵列01输出功率Ppv及其变化量dPpv，其中：Ppv＝Upv×Ipv，dPpv＝Ppv(k)-Ppv(k-1)。其中，Ppv(k)表示当前控制周期光伏阵列01的输出功率，Ppv(k-1)表示上个控制周期光伏阵列01的输出功率；
3)判断dUpv、dPpv是否为同方向，即：判断dUpv×dPpv是否大于0；
4)若第3)步结果为大于0，则进一步判断dPpv是否等于0；若等于0，则维持上一个控制周期的占空比不变；若不等于0，则减小Boost电路02开关器件的占空比，此时D(k)＝D(k-1)-FlagUdcBal×ΔDdec，其中FlagUdcBal为直流母线电压偏差标志位；
当FlagUdcBal＝1时，表示直流母线电压偏低，光伏阵列01发出的功率偏低；此时光伏阵列01的实际功率控制结果为减小Boost电路02占空比，而Boost电路02的输出端口直流电压Udcm受并网逆变器03控制，可认为是基本不变的；减小占空比就会使光伏阵列01输出直流电压Upv增加，光伏阵列01功率追踪逐渐向其最大功率点靠近，光伏阵列01输出功率增大；
当FlagUdcBal＝-1时，表示直流母线电压偏高，光伏阵列01发出的功率偏高；此时光伏阵列01的实际功率控制结果为增加Boost电路02占空比，而Boost电路02的输出端口直流电压Udcm受并网逆变器03控制，可认为是基本不变的；增加占空比就会使光伏阵列01输出直流电压Upv减小，光伏阵列01功率追踪逐渐远离最大功率点，光伏阵列01输出功率减小；
5)若第3)步结果为小于等于0，则进一步判断dPpv是否等于0；若等于0，则维持上一个控制周期的占空比不变；若不等于0，则增加Boost电路02开关器件的占空比，此时D(k)＝D(k-1)+FlagUdcBal×ΔDinc；
当FlagUdcBal＝1时，表示直流母线电压偏低，光伏阵列01发出的功率偏低；此时光伏阵列01的实际功率控制结果为增加Boost电路02占空比；而Boost电路02的输出端口直流电压Udcm受并网逆变器03控制，可认为是基本不变的；增加占空比就会使光伏阵列01输出直流电压Upv减小，光伏阵列01功率追踪逐渐向最大功率点靠近，光伏阵列01输出功率增大；
当FlagUdcBal＝-1时，表示直流母线电压偏高，光伏阵列01发出的功率偏高；此时光伏阵列01的实际功率控制结果为减小Boost电路02占空比，而Boost电路02的输出端口直流电压Udcm受并网逆变器03控制，可认为是基本不变的；减小占空比就会使光伏阵列01输出直流电压Upv增加，光伏阵列01功率追踪逐渐远离其最大功率点，光伏阵列01输出功率减小。
下面以某个光伏发电系统为例对本申请的方法进行举例说明。
光伏发电系统的光伏阵列01的最大功率点对应的输出功率Ppv为292.3kW，对应输出的直流电压Upv为1.2488kV。并网逆变器03额定功率为225kW，直流母线额定直流电压为1.37kV。光伏阵列01的PV曲线示意图如图7所示。
设置Udcref为1.37kV，设置直流母线电压偏差上限门槛值、下限门槛值分别为ΔUdcmax＝0.05kV、ΔUdcmin＝-0.05kV。有：0.02×1.37＜0.05＜0.05×1.37。
根据本申请的方法，如图8所示，执行以下步骤：
(1)计算直流母线电压偏差ΔUdc＝Udcm-Udcref，将结果乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，滤波时间常数T＝0.001s。
(2)将步骤(1)的结果与直流母线电压偏差上限门槛值ΔUdcmax＝0.05kV、下限门槛值ΔUdcmin＝-0.05kV进行滞回比较。
(3)当步骤(2)的结果满足上滞回条件且持续200μs时间后，生成直流母线电压偏低标志位。即：FlagUdcBal＝1。
(4)当步骤(2)的结果满足下滞回条件且持续500μs时间后，生成直流母线电压偏高标志位。即：FlagUdcBal＝-1。
(5)当采用传统的MPPT策略控制Boost电路02占空比时，因光伏阵列01MPP点功率比并网逆变器03额定功率要大，光伏发电系统无稳定的功率运行点，如图9所示。
(6)当采用本申请所提的功率控制策略时，光伏阵列01可稳定运行在MPP点的右侧，如图10所示。且当并网逆变器03输出功率变化时，光伏阵列01可灵活地同步进行功率调整，保持功率平衡可控。
本发明上述实施例至少具有以下意想不到的技术效果：
可以自动根据功率平衡情况调节光伏发电系统出力，无需增加额外装置，仅需对现有的MPPT控制方法进行一些改动，实现难度较低，解决了现有的光伏发电系统输出功率控制方法难以灵活稳定地维持光伏发电系统功率供需平衡的技术问题。
本发明还提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统，该系统可用于执行本发明上述任一项实施例所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法。
请参阅图11，图11示出了本发明实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统的结构连接框图。
本发明实施例提供的一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统，包括：
确定模块1，用于根据并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；
控制模块2，用于采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路02的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
在一种能够实现的方式中，所述确定模块1包括：
第一处理单元，用于将所述并网逆变器03直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
第二处理单元，用于将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
第一设置单元，用于若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
第二设置单元，用于若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
在一种能够实现的方式中，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
在一种能够实现的方式中，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述控制模块2包括：
采集单元，用于采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列01输出的直流电压和直流电流；
第一计算单元，用于根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列01输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列01输出功率之间的变化量作为第二变化量；
第二计算单元，用于计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
控制单元，用于若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路02的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路02的开关器件的占空比。
本发明还提供了一种光伏发电系统输出功率灵活控制设备，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如上任意一项实施例所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任意一项实施例所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法。
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，上述描述的系统、设备、模块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，上述描述的系统、设备、模块和单元的具体有益效果，可以参考前述方法实施例中的对应有益效果，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、Boost电路、并网逆变器、LCL滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述Boost电路之间通过第一电容连接，所述Boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，其特征在于，所述方法包括：
根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；
采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
2.根据权利要求1所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法，其特征在于，所述根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值，包括：
将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
3.根据权利要求2所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法，其特征在于，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
4.根据权利要求1所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法，其特征在于，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制，包括：
采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；
根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；
计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路的开关器件的占空比。
5.一种光伏发电系统输出功率灵活控制系统，光伏发电系统的一次主回路包括光伏阵列、Boost电路、并网逆变器、LCL滤波电路和交流电网，所述光伏阵列和所述Boost电路之间通过第一电容连接，所述Boost电路和所述并网逆变器之间通过第二电容连接，其特征在于，所述系统包括：
确定模块，用于根据并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差确定直流母线电压偏差标志位的值；所述直流母线电压偏差标志位的值为1时表示直流母线电压偏低，所述直流母线电压偏差标志位的值为-1时表示直流母线电压偏高；
控制模块，用于采用改进的MPPT控制算法进行光伏发电系统输出功率的控制；所述改进的MPPT控制算法以修正后的步长来改变Boost电路的开关器件的占空比，所述修正后的步长通过将所述直流母线电压偏差标志位的值作为修正系数对MPPT控制算法中的固定步长进行修正得到。
6.根据权利要求5所述的光伏发电系统输出功率灵活控制系统，其特征在于，所述确定模块包括：
第一处理单元，用于将所述并网逆变器直流母线上的直流电压和直流母线电压参考值的偏差乘以-1再经过1个一阶低通滤波器，得到第一处理结果；
第二处理单元，用于将所述第一处理结果与直流母线电压偏差上限门槛值、直流母线电压偏差下限门槛值进行滞回比较，得到第二处理结果；
第一设置单元，用于若所述第二处理结果满足上滞回条件且持续第一预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为1；
第二设置单元，用于若所述第二处理结果满足下滞回条件且持续第二预置动作延时时间后，令所述直流母线电压偏差标志位的值为-1。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统输出功率灵活控制系统，其特征在于，所述直流母线电压偏差上限门槛值和所述直流母线电压偏差下限门槛值的取值满足：
式中，Udcref为直流母线电压参考值，ΔUdcmin为直流母线电压偏差下限门槛值，ΔUdcmax为直流母线电压偏差上限门槛值。
8.根据权利要求5所述的光伏发电系统输出功率灵活控制系统，其特征在于，所述固定步长包括减小占空比时采用的第一预置步长和增加占空比时采用的第二预置步长，所述控制模块包括：
采集单元，用于采集光伏发电系统的一次主回路的电气量测量数据；所述电气量测量数据包括光伏阵列输出的直流电压和直流电流；
第一计算单元，用于根据所述电气量测量数据，计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出的直流电压之间的变化量作为第一变化量，以及计算当前控制周期与上一控制周期的光伏阵列输出功率之间的变化量作为第二变化量；
第二计算单元，用于计算所述第一变化量和所述第二变化量的乘积；
控制单元，用于若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第一预置步长的乘积作为修正后的步长来减小Boost电路的开关器件的占空比；若所述第一变化量和所述第二变化量的乘积不大于0且所述第二变化量不等于0，将所述直流母线电压偏差标志位的值和所述第二预置步长的乘积作为修正后的步长来增加Boost电路的开关器件的占空比。
9.一种光伏发电系统输出功率灵活控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；其中，所述指令用于实现如权利要求1-7任意一项所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法；
处理器，用于执行所述存储器中的指令。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任意一项所述的光伏发电系统输出功率灵活控制方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310569182.3A CN116540830A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备 |
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| CN202310569182.3A CN116540830A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种光伏发电系统输出功率灵活控制方法、系统及设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117293879A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-12-26 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 储能并网系统的并网控制方法及装置 |
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2023
- 2023-05-18 CN CN202310569182.3A patent/CN116540830A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117293879A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-12-26 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 储能并网系统的并网控制方法及装置 |
| CN117293879B (zh) * | 2023-09-26 | 2024-05-03 | 上海勘测设计研究院有限公司 | 储能并网系统的并网控制方法及装置 |
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