[发明专利]基于斜坡功率的两级光伏发电系统减载运行控制方法

权利要求书

1.一种基于斜坡功率的两级光伏发电系统减载运行控制方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)直流DC/DC变流器控制

DC/DC变流器的作用是进行最大功率估算和主动减载控制，DC/DC变流器采用电压外环控制和电流内环控制相结合的控制方式，功率参考值由外部给定减载率乘以当前条件下最大可用功率生成，采用恒电压最大功率跟踪算法，获得当前环境条件下最大功率；采用固定电压步长的改进扰动观察法，改变DC/DC变流器来输出功率，实现光伏主动减载控制；

①采用恒电压最大功率跟踪算法，对于光伏阵列，其可输出最大功率点对应的电压近似为一定比例开路电压，如下式：

V_mpp≈K_ocV_oc

通过恒电压最大功率跟踪算法能够近似获得最大功率点处的电压V_mpp，然后将估算的最大功率点电压作为DC/DC电路电压外环的参考值，使系统运行于估算的最大功率点，由此得到估算最大功率点的功率P_mpp；

其中，V_mpp为某一光照和温度条件下估算的最大功率点电压，V_oc为光伏阵列的开路电压，K_oc为一经验系数，取0.78～0.92，需要注意由于开路电压V_oc受温度的影响，只考虑光照强度变化而忽略温度变化的影响时，可近似认为开路电压V_oc保持固定不变，因此可以近似估算最大功率点电压；

②采用固定电压步长的改进扰动观察法实施光伏主动减载控制，逐步减小DC/DC电路电压外环参考值来进行功率跟踪控制，直到光伏阵列输出功率减小至光伏系统给定功率P_ref时，停止减小电压外环参考值；将电压外环参考值重新设为估算的最大功率点电压V_mpp，功率给定值P_ref按下式计算：

P_ref＝(1-2ε％)P_mpp

其中减载率ε％为减载率，是由外部频率控制环节给定的；

a.如果ΔP＜0，ΔV＞0或ΔP＞0，ΔV＜0，电压外环参考值V_ref减小；

b.如果P_pv大于P_ref，电压外环参考值V_ref减小；

c.如果P_pv小于等于P_ref，电压外环参考值V_ref重新设为V_mpp；

③重新将电压外环参考值设为最大功率点电压V_mpp，重复步骤①和②；

④光伏阵列的直流输出功率为周期性的近似斜坡形状，其平均值为给定减载率输出功率，为(1-ε％)P_mpp，主动减载控制减载率ε％为外部频率控制环节给定，将1减去两倍的减载率后再乘以最大功率P_mpp作为光伏系统给定功率P_ref；根据光伏电池P-V特性曲线，将光伏系统保留ε％乘以P_mpp的备用功率，参与电力系统一次频率；其中ε介于0-100之间；

2)直流母线电压波动和容值计算

由于DC/DC变换器输入功率为波动的三角形斜坡功率，为保证并网功率恒定，直流母线电容的需要暂时储存波动光伏能量，为缓存直流母线电压波动的部分能量，需要提高直流电容的容值，根据DC/DC变换器输入功率波动周期，波动功率大小和可允许的波动电容电压的范围设定电容值的大小，通过减小直流侧功率波动周期，能够减小电容容值的大小；3)并网逆变器控制策略

并网逆变器的作用是稳定直流侧电压和控制并网电流，为避免并网侧功率波动，允许直流电容电压波动以吸收光伏侧波动功率，并网逆变器的交流电流控制环的电流给定值不为恒定值，而采用功率补偿算法，即以双环控制为基础，将理想功率与实际并网平均功率做差，其差值乘以一个系数后作为功率补偿，与直流电压外环的输出共同决定并网电流的幅值，使得并网平均功率趋于平滑，从而达到了补偿波动功率的目的，功率补偿算法允许直流母线电压有一定波动，以保证并网功率近似恒定。