[发明专利]一种光伏并网发电系统的柔性控制方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源电力系统和微网中光伏并网发电控制技术领域，尤其涉及一种光伏并网发电系统的柔性控制方法。

背景技术

智能电网体现了社会的进步，是电网可持续发展的现实选择和必然趋势。在智能电网技术支持下，新能源发电（光伏发电、风力发电等）与电力系统的有机结合构成了新能源电力系统。新能源并网发电主要分为集中式和分布式两种方式，为了解决新能源分布式并网发电大规模应用的技术难题，微网技术应运而生。微网整合了分布式发电和大电网的优点，是一种由负荷、微电源及储能装置共同组成的有机系统。其通过有效的协调控制，使主要基于新能源和可再生能源的分布式电源并网所产生的负面问题都在微网内得到解决，减少了分布式电源并网对大电网产生的各种扰动，为光伏发电分布式并网方式提供了良好的技术平台。

光伏发电系统采用太阳能作为发电的能源，在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种清洁的新能源，越来越受到世界各国的重视，成为解决环境问题、能源危机和发展智能电网技术的有效手段之一。光伏发电系统并网发电是太阳能发电应用的主要形式。并网逆变器作为光伏发电与电网接口的重要设备，其柔性控制技术也是研究热点和难点之一。目前比较成熟的光伏并网逆变器控制方法主要有PI控制、滞环比较控制、无差拍控制等。这些方法有着各自的优缺点，其中PI控制（Proportional Integral Controller，比例积分控制器）、滞环比较控制技术简洁易于工程实现，但是其控制器的设计不易于优化，暂态过程控制效果差；无差拍控制方法控制响应速度快，控制精度高，但是其控制效果依赖于精确的数学模型，鲁棒性较差。

光伏发电的输出功率受到阳光等自然资源的影响很大，具有随机性、波动性、间歇性的特点。当光照发生变化时需要对输出功率进行相应控制以满足光伏发电系统的功率平衡。夜晚时，由于没有光照光伏发电系统需要与电网断开或作为无功电源在夜晚工作。随着光伏并网逆变器在电网中应用的越来越多，其并网、切机和工况变化带来的冲击电流和谐波会使电网的电能质量难以得到保障。

H_∞控制理论不但可以对控制系统进行优化设计，控制精度高，而且还可以满足鲁棒性的要求；不但有明确的物理意义而且还有严格的数学基础。H_∞优化控制理论是通过对所研究对象的某些闭环性能指标的H_∞范数优化而获得的最优（次优）控制器的一种控制理论。一个稳定传递函数矩阵的H_∞范数的物理意义是系统所能获得的最大增益。因此控制系统H_∞优化就是在H_∞空间中极小化某些闭环系统频率响应的峰值。

发明内容

针对光伏发电系统的出力特点，为了减少在光伏发电系统并网、切机和工况变化时带来的冲击电流和谐波，使光伏并网发电系统满足微网的电能质量要求，本发明提出一种光伏并网发电系统的柔性控制方法，该方法将H_∞优化理论应用于光伏发电系统控制领域中，实现了光伏发电系统与新能源电力系统、微网的无缝连接。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种光伏并网发电系统的柔性控制方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：设计光伏发电系统H_∞并网控制器；

步骤2：测量光伏发电系统并网点的电网电压e_s，并通过锁相环PLL方法求出电网电压矢量旋转角度γ；

步骤3：测量并网逆变器直流侧电压u_dc，将直流电压参考值与并网逆变器直流侧电压u_dc相减求得直流电压偏差量Δu_dc；

步骤4：将直流电压偏差量Δu_dc送入外环功率平衡控制器，外环功率平衡控制器输出有功电流参考值根据电网的无功需求设定无功电流参考值以γ为旋转矢量角，利用公式将有功电流参考值和无功电流参考值进行矢量合成，求出交流电流参考值

步骤5：利用公式求出LC型滤波器出口电压参考值测量LC型滤波器出口电压信号u_c，将与u_c相减求得LC型滤波器出口电压偏差量Δu_c；其中，L_T为并网变压器的等效电感，R_T为并网变压器的等效电阻；