[发明专利]一种光伏并网与电能质量治理统一控制策略

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏并网与电能质量治理统一控制策略，属于电力电子技术与电能质量治理研究领域。

背景技术

随着社会发展对新能源的迫切需求和光伏发电技术的日益成熟，光伏发电已经进入大面积推广阶段。但由于光照的随机性和间歇性，存在光伏逆变器利用率低，系统经济效益差等问题。另一方面，随着电网中大量非线性和冲击性负载的出现，产生的谐波及无功电流对公共电网的污染也日益严重，需要大量的补偿装置来改善电能质量，但额外增加补偿装置将增加电网的投入成本。考虑到光伏并网逆变器的主电路结构和有源滤波器的主电路结构基本一致，只是控制算法不同，因此可以将其功能整合，采取统一控制。利用具有统一控制策略的光伏并网逆变器积极参与电网电能质量治理，既实现了光伏并网系统的功能性扩展，提高光伏发电的经济效益，在治理电能质量的同时又降低了治理成本。

近几年国内外学者对多功能光伏并网逆变器的开展了相关研究。有学者将静止无功发生器(SVG)与并网发电进行了统一控制，利用有功并网的剩余容量实现无功补偿，有效抑制了动态电压波动。有学者研究了有源滤波器与光伏并网逆变器的统一控制，重点阐述了有功电流与补偿电流的合成算法，实现有功并网的同时补偿了无功和谐波。以上研究的基本策略都是利用有功并网的剩余容量进行电能质量治理，但并未考虑剩余容量不能满足无功谐波全补偿时的补偿策略；且并未对系统运行模式进行深入研究；以上研究多为理论研究与仿真验证，未见完整系统实现。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏并网与电能质量治理统一控制策略。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种光伏并网与电能质量治理统一控制策略，包括以下步骤，

1)实时检测光伏组件出力，调整光伏并网系统运行模式；

当不满足有功并网条件时，光伏并网系统以电能质量治理模式运行，当满足有功并网条件时，光伏并网系统以有功并网和电能质量治理统一模式运行；

2)光伏并网系统以有功并网和电能质量治理统一模式运行时，首先根据无功与谐波补偿的优先级高低，分配光伏并网系统的剩余容量，然后基于瞬时功率理论整合指令电流。

调整光伏并网系统运行模式的过程为，

定义光伏组件输出电流阈值为i_pvf；

当光伏组件实时输出电流i_pv＜i_pvf时，判定光照不满足有功并网条件，光伏并网系统以电能质量治理模式运行；

当光伏组件实时输出电流i_pv≥i_pvf时，判定光照满足有功并网条件，光伏并网系统以有功并网和电能质量治理统一模式运行，该模式下，光伏组件输出的有功，一部分用于克服光伏并网系统的开关损耗，一部分通过直流侧PI控制转换为并网有功电流。

根据无功与谐波补偿的优先级高低，分配光伏并网系统的剩余容量的过程为，

A1)采用ip-iq法检测负载电流，提取有功、无功和谐波电流，并计算取有功电流的有效值I_p、无功电流的有效值I_q以及谐波电流的有效值I_h；

A2)定义额定容量为I_s，则剩余容量

A3)若剩余容量充裕时，即则可满足无功与谐波的全补偿，得到无功补偿系数k_q和谐波补偿系数k_h；若剩余容量不充裕时，即则可根据无功与谐波补偿的优先级高低，优先补偿某一分量，得到无功补偿系数k_q和谐波补偿系数k_h；

A4)根据补偿系数分配剩余容量；

分配后的无功容量为I_q^*＝k_qI_q，分配后的谐波容量为I_h^*＝k_hI_h。

计算取有功电流的有效值I_p、无功电流的有效值I_q以及谐波电流的有效值I_h的过程为，

B1)定义负载侧三相电流为i_a、i_b、i_c；

其中，ωt为电网电压的相位，代表n次电压与电流的相位差，I_n代表n次电流；