[发明专利]一种主动参与调频的双级式光伏并网逆变器控制方法及系统

说明书

一种主动参与调频的双级式光伏并网逆变器控制方法及系统，方法包括：基于线性拟合算法，获得光伏阵列的输出功率与输出电压关系的拟合系数；基于双级式光伏发电系统结构，获得逆变器的电压外环控制引入频率补偿量，根据实际频率与系统额定频率的差值，得到调节系数；在MPPT控制下，获取双级式光伏发电系统中Boost变换器调制信号的占空比；利用拟合系数、调节系数和占空比构造双级式光伏发电系统中从负荷扰动到频率扰动的传递函数；对光伏渗透下的电网频率模型进行修正，得到双级式光伏发电系统的电网频率模型，实现双级式光伏并网逆变器控制。本发明为系统提供虚拟惯量支撑，有效缓解系统频率扰动，实现光伏系统参与电网的一次调频功能。

技术领域

本发明属于逆变器控制技术领域，涉及一种主动参与调频的双级式光伏并网逆变器控制方法及系统。

背景技术

在全球能源转型背景下，大规模光伏发电系统等可再生能源参与电网运行。随着光伏逆变器等电力电子设备高比例接入电网，传统发电机组数量锐减，所带来的多旋转惯量不复存在，造成电网频率偏移增大甚至崩溃，迫切需要含有电力电子变流器等设备的光伏发电系统主动参与频率调节。

现有技术中，光伏发电系统的拓扑结构主要分为单级式和双级式，单级式光伏发电系统不经Boost升压器变换而直接与网侧逆变器相连，逆变器需要同时承担基于最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的功率传输和系统稳定任务，由于光照强度、温度等外界因素的影响，系统频率容易波动，造成直流侧并联电容电压发生变化，由于直流电容电压和光伏发电功率具有非线性关系，不利于频率控制策略的实施，而且极易导致母线电压崩溃，所以需要对光伏电站并网的下垂控制、低频减载等调频控制技术进行改进。而光储微电网并网发电系统的控制方法中，通过Boost升压变换器控制策略对光伏发电电源进行最大功率跟踪控制及恒压控制，通过双向DC-DC变换器控制策略控制储能模块充放电，通过DC-AC并网逆变器控制策略稳定并网点电压。然而现有技术中的逆变器控制策略并无法为系统提供虚拟惯量支撑，正常运行时稳定性不足，缺乏调频能力。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种主动参与调频的双级式光伏并网逆变器控制方法及系统，为系统提供虚拟惯量支撑，有效缓解系统频率扰动，实现光伏系统参与电网的一次调频功能。

本发明采用如下的技术方案。

本发明一方面提出了一种主动参与调频的双级式光伏并网逆变器控制方法，包括：

步骤1，根据光伏阵列的输出功率和输出电压，基于线性拟合算法，获得光伏阵列的输出功率与输出电压关系的拟合系数；

步骤2，基于双级式光伏发电系统结构，对逆变器的电压外环控制引入频率补偿量，利用频率补偿量和直流电压参考值对并网侧直流电压进行补偿；补偿后得到的信号经过PI控制器得到电流内环控制的直流电流参考值；其中，频率补偿量，是根据实际频率与系统额定频率的差值，引入调节系数获得的；

步骤3，在MPPT控制下，获取双级式光伏发电系统中Boost变换器调制信号的占空比d；

步骤4，利用拟合系数、调节系数和占空比构造双级式光伏发电系统中从负荷扰动到频率扰动的传递函数；

步骤5，利用双级式光伏发电系统中从负荷扰动到频率扰动的传递函数对光伏渗透下的电网频率模型进行修正，得到双级式光伏发电系统的电网频率模型；

步骤6，基于双级式光伏发电系统的电网频率模型实现双级式光伏并网逆变器控制。

步骤1中，当光伏阵列的输出功率运行于最大功率点左侧时，利用线性拟合算法对输出功率进行处理，得到如下关系式：

P＝aU_PV+b

式中，

P为光伏阵列的输出功率，