[发明专利]一种具有电网电压支撑能力的光伏并网控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电网电压支撑能力的光伏并网控制方法。

背景技术

由于光伏发电固有的不稳定特性，在其连接到电网时，需要先稳定光伏阵列随着温度和光照变化的输出电压。同时，在光伏接入电网时，电网电压也存在波动现象，因此稳定电网电压成为三相光伏并网领域亟待解决的问题。

目前，电压源型逆变器由于其结构简单，控制策略成熟，在现阶段已成为应用最为广泛的一种逆变器拓扑结构。此外在光伏并网系统中，光伏电池的利用率除了与光伏电池的内部特性有关外，还要受外界环境的影响，如光照强度、负载以及温度等。在不同的外界环境条件下，光伏阵列输出的工作电压值不同，但只有当输出在某一电压值时，其输出功率才会达到最大值。光伏发电最大功率点跟踪原理就是通过控制光伏逆变器，对光伏阵列的输出功率进行实时的检测，来预测光伏方阵在当前工况下可能的最大功率输出，从而改变当前的阻抗情况使系统输出功率最大。实现最大功率点跟踪主要方法有：电导增量法，爬山法，扰动观察法等。本发明专利主要采用电导增量法实现最大功率点跟踪。

值得注意的是，最大功率点跟踪(MPPT)技术仅可以调节光伏阵列并网的电压，而在实际并网系统中，不仅光伏阵列输出电压会实时变化，电网电压也会波动。因此可以通过控制光伏并网逆变器，来使得光伏阵列接入电网的电压稳定，从而解决了光伏接入地区电网的电压不稳定等电能质量问题。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种具有电网电压支撑能力的光伏并网控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种具有电网电压支撑能力的光伏并网控制方法，适用于光伏并网系统，所述光伏并网系统包括光伏阵列；所述光伏阵列与光伏并网逆变器连接；所述光伏逆变器与变压器连接；该方法包括以下步骤：

1)将多个光伏电池通过串联和并联连接在一起，形成光伏发电阵列；

2)稳定光伏阵列输出的电压，根据最大功率点跟踪要求控制光伏逆变器开关管的开断，稳定光伏逆变器的输出电压，形成电流的内环控制，电流内环控制的最大功率点跟踪满足以下条件：

dP＝IdU+UdI

dP/dU＝I+UdI/dU

令dP/dU＝0,得到：

dI/dU＝-I/U

P为光伏阵列输出功率，U为光伏阵列输出电压，I为光伏阵列输出电流；

3)将光伏并网逆变器输出的电压、无功功率与已知的标准无功-电压补偿曲线进行比较，得到光伏逆变器输出的无功偏差，将无功偏差经过PI调节后生成光伏逆变器的控制信号，调节光伏逆变器的开关器件，通过光伏并网逆变器修正开关频率，补充无功偏差，使得在电网电压发生波动的时候稳定电网电压，实现无功的外环控制；无功外环控制的稳定性满足以下公式：

G_Q(s)为无功控制回路增益，K_Q(s)代表无功外环控制系统的比例积分系数；I_1q(s)为逆变器输出电流的q轴增益，Q_PV(s)为无功增益。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明光伏阵列与电压源型逆变器相连，利用最大功率点跟踪(MPPT)技术，控制光伏并网逆变器达到控制光伏输出电压稳定的目的；同时根据将测量得到的电网电压反馈到光伏逆变器的控制系统中，与设定的电网中的电压—无功补偿曲线对比，最终得出一系列的控制信号，并将该控制信号输入到光伏并网逆变器中，使得逆变器发出相应的无功功率，从而达到支撑电网电压的目的。本发明与传统控制方法相比，不仅可以使光伏输出的电压稳定在合理的范围内，同时还能够支撑并网点电压；因此该发明提高了光伏发电的电能质量，提高了新能源发电业主的经济效益，同时由于该发明还可以稳定电网电压，增加了电力运营商使用新能源设备的积极性，因此具有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1是本发明的系统结构框图；

图2是光伏电池的内部结构；

图3是三相电压型逆变器拓扑结构图；

图4是MPPT控制方法的流程图；

图5是逆变器控制原理图；

其中：

1：光伏阵列；2：光伏并网逆变器及其控制系统；3：并网变压器；4：控制系统设定的标准电压-无功补偿曲线；5：PI控制器；6：光电感应电池；7：锁相环；8：空间矢量脉宽调制。

具体实施方式