[发明专利]基于有功备用的光伏并网逆变器控制方法

说明书

本发明公开了基于有功备用的光伏并网逆变器控制方法。该方法改进传统光伏逆变器，在电压环和电流环中间增加功率环，通过对直流电压环控制与功率环直接控制的切换实现最大功率追踪和有功备用状态的无缝切换。本发明通过拟合峰值判断方法和最大功率追踪控制方法结合确定最大功率点，并快速将最大功率追踪无缝切换至有功备用状态，使传统光伏逆变器实现有功备用功能。

技术领域

本发明属于光伏逆变器并网控制领域，具体涉及一种基于有功备用的光伏并网逆变器控制方法。

背景技术

随着环境恶化、能源危机的加重以及技术进步、器件生产成本降低，光伏、风电等新能源发电技术迅速发展，成为国内外研究热点。

目前，光伏发电系统多采用最大功率跟踪(MPPT)方式并网，和传统同步发电机相比，光伏发电系统响应速度快，控制简单灵活，同时能够最大程度利用光能。但是，光伏发电系统“只管发电，不管电网”，导致电网能量过剩，线路能量几近饱和，传统同步发电机的装机占比减少。

现今高渗透率电网的功率供需关系不再要求光伏发电系统时刻处于最大功率追踪状态，如何依托灵活可控的电力电子技术实现光伏系统功率的灵活可控，实现可靠稳定的有功功率备用，具有非常重要的意义。

目前，对于光伏逆变器的有功备用技术，已有多篇学术论文及专利文献进行分析并提出解决方案，例如：

1、题为(“一种光伏并网逆变器有功调度控制方法”，姚为正，肖飞，张海龙,CN103701155 B[P].2016.)专利中将MPPT算法和调度状态之间进行无缝切换，使光伏逆变器实现调度功能，但专利中仍存在以下问题：调度值为电流指令值，其电流环控制电感电流，存在无功功率输出偏差，其具体输出功率值大小未知，此外专利中并未明确调度指令值和MPPT具体存在何种关系，二者存在偏差。

2、题为“Delta Power Control Strategy for Multi-String Grid-ConnectedPV Inverters”，Sangwongwanich A,Yang Y,Blaabjerg F,et al.IEEE Transactions onIndustry Applications.2017,PP(99):1-1.(“组串并网光伏逆变器delta功率控制策略”，IEEE工业应用汇刊，2017年第99期第1-1页)”将组串式光伏并网逆变器的光伏组件设置为主从式控制模式，一个光伏组件进行MPPT跟踪，其余光伏组件按照一定比例留有一定的备用，但是文中的策略仅适用于组串式或多台光伏逆变器，对于单台光伏逆变器并不适用，同时由于控制策略中运行工作点在光伏曲线左侧，也不适用于大功率集中式光伏逆变器。

3、题为“Research on power point tracking algorithm considered spinningreserve capacity in gird-connected photovoltaic system based on VSG controlstrategy，Hua T,Yan X,Fan W.Future Energy Electronics Conference and EcceAsia.IEEE,2017:2059-2063.(“考虑热备用的基于虚拟同步的光伏并网逆变器功率追踪算法”,IEEE未来能源电子会议与亚洲电子展，2017年第2059-2063页)”文章提出一种两级式光伏逆变器考虑热备用的虚拟同步控制策略，前级采用功率追踪的方式控制光伏直流母线电压的大小，被备用有功功率，使其工作在功率电压光伏曲线的左半平面，后级采用虚拟同步算法，使光伏逆变器具有虚拟同步功能，但是文章仍然存在以下问题：

(1)文章所提控制策略并不适用于大功率集中式光伏逆变器；

(2)文章并未研究光照突变等情况，当光强突降时，后级直流侧电压仍有跌落导致逆变器逆变失败的风险。

发明内容