[发明专利]光伏发电系统的控制方法、控制装置及光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，尤其涉及光伏发电系统的控制方法、控制装置及光伏发电系统。

背景技术

随着光伏发电技术的不断发展，现在得到了广泛的应用。目前出现的一种新型的光伏发电系统包括光伏发电装置、DC/DC变换器、储能装置和逆变器，其中光伏发电装置产生的电能可以直接为负载供电，可以通过逆变器馈入电网，也可以通过DC/DC变换器存储至储能装置。

光伏发电系统受环境影响很大，当光照剧烈变化时，光伏发电系统的输出功率波动较大，会给电网的规划、运行和调度造成困难。为了解决这一问题，现在出现了基于虚拟同步机(VSG)方式控制逆变器运行的技术，使得光伏发电系统向电网输入的功率平滑，并对电网体现同步发电机的特性。

但是，现在光伏发电系统的控制过程中，未考虑光伏发电装置和储能装置，导致光伏发电系统的运行不够稳定。因此，如何优化光伏发电系统的控制方法，使其高效稳定运行，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供光伏发电系统的控制方法及控制装置，以实现光伏发电系统的高效稳定运行。本发明还提供一种光伏发电系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开一种光伏发电系统的控制方法，所述光伏发电系统包括光伏发电装置、DC/DC变换器、储能装置和逆变器，所述控制方法包括：

确定所述逆变器的平均有功功率和平均无功功率；

根据虚拟同步机的同步旋转角频率和输出角频率，确定所述逆变器的第一有功指令信号；

获取所述储能装置的实际荷电状态，利用所述储能装置的实际荷电状态和荷电状态给定值，确定所述逆变器的第二有功指令信号；

根据公式计算虚拟同步机当前的输出角频率ω，对虚拟同步机当前的输出角频率进行积分得到虚拟同步机的输出电压相角，其中，J为转子转动惯量，ω(s)为虚拟同步机的输出角频率ω的拉式变换值，ω₀(s)为虚拟同步机的同步旋转角频率ω₀的拉式变换值，P_ref(s)为虚拟同步机的有功功率给定值P_ref的拉式变换值，ΔP_{ref_SOC}(s)为所述逆变器的第二有功指令信号ΔP_{ref_SOC}的拉式变换值，ΔP_{ref_PV}(s)为所述逆变器的第一有功指令信号ΔP_{ref_PV}的拉式变换值，为所述逆变器的平均有功功率的拉式变换值，s为拉普拉斯算子；

根据公式计算所述逆变器的输出电压基准信号U_ref，其中，U0为空载电压，Q_ref为所述逆变器的无功功率给定值，为所述逆变器的平均无功功率，n为电压控制下垂系数；

将所述虚拟同步机的输出电压相角和所述逆变器的输出电压基准信号组合成所述逆变器的输出电压的参考指令矢量，对所述逆变器进行闭环控制，以使得所述逆变器的输出电压跟随所述参考指令矢量。

优选的，确定所述逆变器的平均有功功率和平均无功功率，包括：

确定所述逆变器的三相输出电压和三相输出电流；

利用所述逆变器的三相输出电压和三相输出电流，计算所述逆变器的输出电压的d轴分量U_od和q轴分量U_oq，计算所述逆变器的输出电流的d轴分量I_od和q轴分量I_oq；

根据公式计算所述逆变器的平均有功功率

根据公式计算所述逆变器的平均无功功率

其中，ω_h为陷波器需要滤除的谐波角频率，τ为一阶低通滤波器的时间常数，s为拉普拉斯算子，h为需要滤除的谐波次数，Q为所述逆变器的无功功率。

优选的，根据虚拟同步机的同步旋转角频率和输出角频率，确定所述逆变器的第一有功指令信号，包括：

确定虚拟同步机的下垂系数；

计算所述虚拟同步机的同步旋转角频率和所述虚拟同步机的输出角频率之间的差值；

确定所述差值与所述下垂系数的比值为所述逆变器的第一有功指令信号。

优选的，根据虚拟同步机的同步旋转角频率和输出角频率，确定所述逆变器的第一有功指令信号，包括：

确定虚拟同步机的下垂系数；

计算所述虚拟同步机的同步旋转角频率和所述虚拟同步机的输出角频率之间的差值；

计算所述差值与所述下垂系数的比值；