CN205565754U - 一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统 - Google Patents

一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于光伏并网发电控制技术领域,具体涉及一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,包括光伏阵列、Boost电路、三相逆变器、滤波器、SPWM调制器、第一控制单元和第二控制单元,所述光伏阵列的输出端分别与Boost电路的输入端和第一控制单元连接,所述Boost电路的输出端分别与三相逆变器的输入端和第二控制单元连接,所述三相逆变器的输出端与滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端还与第二控制单元进行连接,所述第二控制单元通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接,所述第一控制单元还与Boost电路的控制端连接,本实用新型消除了电网进行合闸时对形成的冲击,能使三相光伏发电系统进行自适应扰动,以减小了母线电压波动和功率损耗。

Description

一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统
技术领域
本发明属于光伏并网发电控制技术领域,涉及一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统。
背景技术
随着光伏发电技术的进步,越来越多的分布式光伏发电系统被投入使用。由于分布式发电系统的数量大,分布范围广,电网公司不可能对每个分布式系统进行实时的控制,这就有可能造成孤岛现象的发生。所谓孤岛现象,美国Sandia国家实验室(Sandia National Laboratories)给出的定义是:当电力公司的供电,因故障或停电维修而断电时,各个用户端的太阳能并网发电系统未能及时检查出停电状态而将自身切离市电网络,形成由光伏并网发电系统和周围的负载组成的一个电力公司无法掌握的自给供电孤岛。孤岛发生后,光伏并网点电压和频率由于失去了大电网的钳位作用,而失去控制。孤岛系统电压幅值和频率的变化会对负载造成损害,同时可能对不明情况的电网检修人员的人身安全造成危害,当电网进行重合闸时对电网形成一定的冲击。因此分布式光伏发电系统在断电后必须要及时检测出孤岛状态。
实用新型内容
本实用新型的目的为解决现有技术的上述问题,提供了能一种自适应扰动并减小了母线电压波动和功率损耗的三相光伏并网的孤岛检测控制系统,为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:包括光伏阵列、Boost电路、三相逆变器、滤波器、SPWM调制器、第一控制单元和第二控制单元,所述光伏阵列的输出端分别与Boost电路的输入端和第一控制单元连接,所述Boost电路的输出端分别与三相逆变器的输入端和第二控制单元连接,所述三相逆变器的输出端与滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端还与第二控制单元进行连接,所述第二控制单元通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接,所述第一控制单元还与Boost电路的控制端连接。
优选地,所述第一控制单元包括第一AD采集模块、第一EPWM模块和MPPT跟踪模块,所述第一AD采集模块与光伏阵列的输出端和Boost电路的输入端连接,第一AD采集模块依次通过MPPT跟踪模块、第一EPWM模块与Boost电路的控制端连接,所述第二控制单元包括第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块和并网控制模块,所述第二AD采集模块与Boost电路的输出端连接,第三AD采集模块与滤波器的输出端连接,所述并网控制模块分别与第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块连接,第二EPWM模块连接通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接。
优选地,所述并网控制模块由两路准PR调节器组成。
优选地,所述Boost电路包括电感L1、电容C2、IGBT功率器管V1和整流二极管D2,所述电感L1的一端与光伏阵列的正极输出连接,所述IGBT功率器管V1的漏极分别与电感L1的另一端、整流二级管的阳极连接,所述IGBT功率器管V1的栅极控制端与第一EPWM模块连接,所述IGBT功率器管V1的源极与光伏阵列的负极输出连接,整流二极管D2的阴极分别与三相逆变器的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏阵列的负极输出连接。
优选地,所述滤波器采用LCL滤波电路。
优选地,所述第一控制单元和第二控制单元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
综上所述,本实用新型采用了上述方案,本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型克服了频率偏移存引入额外的谐波的缺点,克服了现有有功扰动造成直流母线电压波动和母线上负载损耗大的缺陷,并充分考虑了本地负载与分布式光伏发电系统的有功匹配情况,参数设置更加合理,消除了检测盲区;自适应扰动减小了功率损耗、降低了对电能质量的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实例或现有技术中的技术方案,下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍,显然,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实新型一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统的原理图。
图2是本实新型一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统的具体实施例的连接图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
结合图1,一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,包括光伏阵列、Boost电路、三相逆变器、滤波器、SPWM调制器、第一控制单元和第二控制单元,所述光伏阵列的输出端分别与Boost电路的输入端和第一控制单元连接,所述Boost电路的输出端分别与三相逆变器的输入端和第二控制单元连接,所述三相逆变器的输出端与滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端还与第二控制单元进行连接,所述第二控制单元通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接,所述第一控制单元还与Boost电路的控制端连接,所述滤波器采用LCL滤波电路,所述第一控制单元和第二控制单元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
在本实用新型中,结合图1和图2,所述第一控制单元包括第一AD采集模块、第一EPWM模块和MPPT跟踪模块,所述第一AD采集模块与光伏阵列的输出端和Boost电路的输入端连接,第一AD采集模块依次通过MPPT跟踪模块、第一EPWM模块与Boost电路的控制端连接,所述第二控制单元包括第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块和并网控制模块,所述第二AD采集模块与Boost电路的输出端连接,第三AD采集模块与滤波器的输出端连接,所述并网控制模块分别与第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块连接,所述并网控制模块由两路准PR调节器组成,第二EPWM模块连接通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接。
作为本实用新型的最佳实施例,如图2所示,所述Boost电路包括电感L1、电容C2、IGBT功率器管V1和整流二极管D2,所述电感L1的一端与光伏阵列的正极输出连接,所述IGBT功率器管V1的漏极分别与电感L1的另一端、整流二级管的阳极连接,所述IGBT功率器管V1的栅极控制端与第一EPWM模块连接,所述IGBT功率器管V1的源极与光伏阵列的负极输出连接,整流二极管D2的阴极分别与三相逆变器的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏阵列的负极输出连接。由于Boost电路在电压是一种输出电压既可高于也可低于输入电压的单管非隔离直流变换器,Boost电路输出电压的极性和输入电压的极性相反,输入电流和输出电流都是扰动的,但是由于整流二极管D2和滤波电容C2的作用,在并网输出端的RLC负载电流是连续稳定的。输入的电压或电流是太阳能光伏阵PV的输出直流电源电压,Boost电路功能是提升光伏阵列输出电压,用于将太阳能光伏阵列PV发出的直流电压进行变换,完成最大功率的跟踪,实现三相光伏发电系统输出最大功率。MPPT模块实现最大功率跟踪功能。通过对Boos电路以占空比D进行周期性的扰动,实现对MPPT模块的周期性扰动即三相逆变器输出功率的周期性扰动,在电网断电时影响并网点的电压,使其超出过/欠电压保护阈值,从而检测出孤岛状态。
在本实用新型中,如图2所示,光伏阵列PV的输出电压和电流通过电流电压传感器采集模拟信号,经过第一AD采集模块送入MPPT跟踪模块产生当前的最大功率跟踪点,MPPT跟踪模块根据处理结果送入第一EPWM模块输出占空比为D的扰动信号对Boost电路进行扰动控制,不断改变 Buck电路的输入电流 iPV和光伏阵列的输出电压VPV,使其与光伏阵列最大功率点所对应的电压相匹配,从而使光伏阵列始终输出最大功率。同时,在三相逆变器的输入端和LCL滤波器的输出端,都采用电流电压传感器分别采集Boost电路输出的模拟电压信号和LCL滤波器输出的模拟电流信号,并分别送入第二AD采集模块和第三AD采集模块进行准PR调节器产生进行分析处理,准PR控制器输出稳定的基波频率和增益送入SPWM调制器,并对三相逆变器进行稳定有效地控制,使并网输出的电压更加稳定,更有效地提高了抵抗电网频率波动的能力。当三相逆变器并网输出运行时,由于电网的钳位作用,三相逆变器输出功率由并网输出端的RLC负载决定,所以光伏输出的功率大小直接影响并网点电压,当光伏发电系统处于孤岛状态时,只要输出功率扰动合适,就能使三相逆变器并网输出电压的幅值超出正常范围,进而检测出孤岛状态。由于三相逆变器一般工作在最大功率点处,所以对MPPT模块进行适当扰动,可以引起光伏发电系统功率输出的扰动,使三相逆变器并网输出电压偏离正常范围,检测出孤岛状态。因此通过对Boost电路进行扰动控制和三相逆变器并网输出电压进行检测,消除了电网进行合闸时对形成的冲击,能使三相光伏发电系统进行自适应扰动,以减小了母线电压波动和功率损耗。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:包括光伏阵列、Boost电路、三相逆变器、滤波器、SPWM调制器、第一控制单元和第二控制单元,所述光伏阵列的输出端分别与Boost电路的输入端和第一控制单元连接,所述Boost电路的输出端分别与三相逆变器的输入端和第二控制单元连接,所述三相逆变器的输出端与滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端还与第二控制单元进行连接,所述第二控制单元通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接,所述第一控制单元还与Boost电路的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:所述第一控制单元包括第一AD采集模块、第一EPWM模块和MPPT跟踪模块,所述第一AD采集模块与光伏阵列的输出端和Boost电路的输入端连接,第一AD采集模块依次通过MPPT跟踪模块、第一EPWM模块与Boost电路的控制端连接,所述第二控制单元包括第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块和并网控制模块,所述第二AD采集模块与Boost电路的输出端连接,第三AD采集模块与滤波器的输出端连接,所述并网控制模块分别与第二AD采集模块、第三AD采集模块、第二EPWM模块连接,第二EPWM模块连接通过SPWM调制器与三相逆变器的控制端连接。
3.根据权利要求2所述的一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:所述并网控制模块由两路准PR调节器组成。
4.根据权利要求2所述的一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:所述Boost电路包括电感L1、电容C2、IGBT功率器管V1和整流二极管D2,所述电感L1的一端与光伏阵列的正极输出连接,所述IGBT功率器管V1的漏极分别与电感L1的另一端、整流二级管的阳极连接,所述IGBT功率器管V1的栅极控制端与第一EPWM模块连接,所述IGBT功率器管V1的源极与光伏阵列的负极输出连接,整流二极管D2的阴极分别与三相逆变器的输入端、电容C2的一端连接,电容C2的另一端与光伏阵列的负极输出连接。
5.根据权利要求1所述的一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:所述滤波器采用LCL滤波电路。
6.根据权利要求1或2所述的一种三相光伏并网的孤岛检测控制系统,其特征在于:所述第一控制单元和第二控制单元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107918082A (zh) * 2016-10-10 2018-04-17 中国电力科学研究院 一种逆变器并联运行的孤岛检测方法
CN110601255A (zh) * 2019-08-27 2019-12-20 广东工业大学 孤岛微电网分布式二级电压和频率控制系统及方法

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