[发明专利]光伏并网逆变器并联运行中均流控制指令电流生成方法

摘要

本发明公开了一种光伏并网逆变器并联运行中均流控制指令电流生成方法,所述光伏并网逆变器为不少于两台相同容量的光伏并网逆变器并联,所述方法包括以下步骤：指定其中一台所述光伏并网逆变器为主机，其余的逆变器为从机；所述主机通过通信网络实时获得各个所述从机所采集的各自光伏阵列支路电流，且同时所述主机采集自身光伏阵列支路电流，所述主机将所有光伏阵列支路电流相加后为光伏阵列的总电流不管太阳光照强度如何变化，例如明显增加、减弱或者变化不大，通过对有功电流指令和无功电流指令的控制，都可以保证系统不会发生过压或过流等故障现象，提高系统抗外部扰动能力，增加系统稳定性。

主权项

1.一种光伏并网逆变器并联运行中均流控制指令电流生成方法,所述光伏并网逆变器为不少于两台相同容量的光伏并网逆变器并联,其特征在于，所述方法包括以下步骤：指定其中一台所述光伏并网逆变器为主机，其余的逆变器为从机；所述主机通过通信网络实时获得各个所述从机所采集的各自光伏阵列支路电流，且同时所述主机采集自身光伏阵列支路电流，所述主机将所有光伏阵列支路电流相加后为光伏阵列的总电流；由于所述主机、从机的输入电压都是相同的光伏阵列电压，所以主机还采集自身光伏阵列支路电压且所述采集的光伏阵列支路电压就是光伏阵列的总电压；由于主机、从机的输入电压都是相同的光伏阵列电压，所以主机采集的光伏阵列支路电压就是光伏阵列的总电压，由主机根据光伏阵列的总电压和总电流计算获得光伏阵列总的输出功率，从而利用经典的扰动观察法就可以计算出光伏阵列的最优参考电压，实际采集的光伏阵列电压与该最优参考电压作差以及进行比例积分控制，可以获得系统总的有功电流指令根据系统功率因数要求可以获得系统总的无功电流指令假设需要N台逆变器并联运行，则将作为每台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给各个从机；所述光伏并网逆变器具有以下三种工作情况：第一种工作情况，太阳光照强度明显增强，使得一台逆变器从停止状态投入运行；第二种工作情况，太阳光照强度明显减弱，使得一台逆变器从运行状态退出运行；第三种工作情况，太阳光照强度变化不大，各台正在运行的逆变器继续保持运行；第1种情况：1)假设1号光伏逆变器作为主机正在并网运行，此时太阳光照强度明显增强，若光伏阵列输出的总功率P没有超过1号逆变器的额定容量，则只有1号逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并按照和进行运行；若光伏阵列输出的总功率P超过了1台逆变器的额定容量，而小于2台逆变器的额定容量，则主机先迅速向光伏阵列电压增加的方向扰动，使得1号主机逆变器处于额定输出功率状态，此时光伏阵列处于限功率运行状态；当1号主机逆变器达到额定输出功率时，保持此时的光伏阵列输出电压不变，也保持此时的1号主机逆变器有功电流指令和无功电流指令不变；然后，2号从机逆变器开环进行设定有功电流指令无功电流指令一直等于零，有功电流指令首先从零电流开始启动，主机通过通信方式获得2号从机的光伏阵列支路电流，主机也采集自身光伏阵列支路电流，主机将两个光伏阵列支路电流相加作为光伏阵列的总电流,主机采集光伏阵列支路电压,从而计算光伏阵列总的输出功率，若该光伏阵列总的输出功率大于前一次总的输出功率比较，则保持光伏阵列输出电压不变，1号主机逆变器输出电流指令不变，2号从机逆变器的有功电流指令按照式(1)计算，其中，表示前一次有功电流指令，表示当前有功电流指令，表示电流扰动步长；直到光伏阵列总的输出功率刚好不大于前一次总的输出功率时，此时1号主机利用经典的扰动观察法计算光伏阵列的最优参考电压，实际采集的光伏阵列电压与该最优参考电压作差以及进行比例积分控制，可以获得系统总的有功电流指令根据系统功率因数要求可以获得系统总的无功电流指令将作为两台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机，1号主机和2号从机两台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制，如此反复，直到达到了最大功率点，且两台逆变器输出功率相同，进入稳态均流状态为止；2)假设1号光伏逆变器作为主机和2号从机逆变器正在并联并网运行，此时太阳光照强度明显增强，若光伏阵列输出的总功率P没有超过1号主机逆变器和2号从机逆变器两台逆变器的额定容量，则1号主机逆变器和2号从机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为两台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机，1号主机和2号从机两台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；若光伏阵列输出的总功率P超过了两台逆变器的额定容量，而小于3台逆变器的额定容量，则1号主机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为两台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令通过通信方式，1号主机逆变器和2号从机逆变器都先迅速向光伏阵列电压增加的方向扰动，使得1号主机逆变器和2号从机逆变器都处于额定输出功率状态，此时光伏阵列处于限功率运行状态；当1号主机逆变器和2号从机逆变器都达到额定输出功率时，保持此时的光伏阵列输出电压不变，也保持此时的1号主机逆变器的有功电流指令和无功电流指令等于2号从机逆变器的有功电流指令和无功电流指令且保持不变，然后，3号从机逆变器开环进行设定有功电流指令无功电流指令一直等于零，有功电流指令首先从零电流开始启动，主机通过通信方式获得2号、3号从机的光伏阵列支路电流，主机也采集自身光伏阵列支路电流，主机将三个光伏阵列支路电流相加作为光伏阵列的总电流,主机采集光伏阵列支路电压,从而计算光伏阵列总的输出功率，若该光伏阵列总的输出功率大于前一次总的输出功率比较，则保持光伏阵列输出电压不变，1号主机逆变器、2号从机逆变器的输出电流指令都不变，3号从机逆变器的有功电流指令按照式(2)计算，其中，表示前一次有功电流指令，表示当前有功电流指令，表示电流扰动步长；直到光伏阵列总的输出功率刚好不大于前一次总的输出功率时，此时1号主机利用经典的扰动观察法计算光伏阵列的最优参考电压，实际采集的光伏阵列电压与该最优参考电压作差以及进行比例积分控制，可以获得系统总的有功电流指令根据系统功率因数要求可以获得系统总的无功电流指令将作为三台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机和3号从机，1号主机、2号从机和3号从机三台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；如此反复，直到达到了最大功率点，且三台逆变器输出功率相同，进入稳态均流状态为止；3)假设1号光伏逆变器作为主机、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器正在并联并网运行，此时太阳光照强度明显增强，若光伏阵列输出的总功率P没有超过x台逆变器的额定容量，则1号主机逆变器、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为x台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机、…、x号从机，1号主机、2号从机、…、x号从机x台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；若光伏阵列输出的总功率P超过了x台逆变器的额定容量，而小于x+1台逆变器的额定容量，则1号主机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为x台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令通过通信方式，1号主机逆变器、2号从机逆变器…、x号从机逆变器都先迅速向光伏阵列电压增加的方向扰动，使得1号主机逆变器、2号从机逆变器…、x号从机逆变器都处于额定输出功率状态，此时光伏阵列处于限功率运行状态；当1号主机逆变器、2号从机逆变器…、x号从机逆变器都达到额定输出功率时，保持此时的光伏阵列输出电压不变，也保持此时的1号主机逆变器、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器的有功电流指令都相等以及无功电流指令也相等，且保持不变；然后，x+1号从机逆变器开环进行设定有功电流指令无功电流指令一直等于零，有功电流指令首先从零电流开始启动，主机通过通信方式获得2号、…、x号从机的光伏阵列支路电流，主机也采集自身光伏阵列支路电流，主机将x+1个光伏阵列支路电流相加作为光伏阵列的总电流,主机采集光伏阵列支路电压,从而计算光伏阵列总的输出功率，若该光伏阵列总的输出功率大于前一次总的输出功率比较，则保持光伏阵列输出电压不变，1号主机逆变器、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器的输出电流指令都不变，x+1号从机逆变器的有功电流指令按照式(3)计算，其中，表示前一次有功电流指令，表示当前有功电流指令，表示电流扰动步长；直到光伏阵列总的输出功率刚好不大于前一次总的输出功率时，此时1号主机利用经典的扰动观察法计算光伏阵列的最优参考电压，实际采集的光伏阵列电压与该最优参考电压作差以及进行比例积分控制，可以获得系统总的有功电流指令根据系统功率因数要求可以获得系统总的无功电流指令将作为x+1台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机、…、x+1号从机，1号主机、2号从机、…、x+1号从机x+1台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；如此反复，直到达到了最大功率点，且x+1台逆变器输出功率相同，进入稳态均流状态为止；第2种情况：1)假设1号光伏逆变器作为主机正在并网运行，此时太阳光照强度明显减弱，则1号主机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并按照和进行运行；当光伏阵列输出功率接近零时，1号主机逆变器停止运行；2)假设1号光伏逆变器作为主机和2号从机逆变器正在并联并网运行，此时太阳光照强度明显减弱，则1号主机逆变器和2号从机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为两台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机，1号主机和2号从机两台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；当达到稳态时，1号主机和2号从机两台逆变器的输出功率相等，且每台逆变器的输出功率大于50％单台逆变器的额定容量，则系统没有逆变器退出运行；当1号主机和2号从机两台逆变器的输出功率相等，且出现每台逆变器的输出功率不大于50％单台逆变器的额定容量时，1号主机逆变器保持此时的光伏阵列输出电压不变，也保持此时的有功电流指令以及无功电流指令不变，2号从机逆变器开环进行设定有功电流指令和无功电流指令且按照式(4)、(5)计算，其中，表示前一次无功电流指令，表示当前无功电流指令，表示电流扰动步长，当小于零时，使其等于零；当接近零时，2号从机逆变器停止运行；然后，1号主机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并按照和进行运行；3)假设1号光伏逆变器作为主机、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器正在并联并网运行，此时太阳光照强度明显减弱，则1号主机逆变器、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为x台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机、…、x号从机，1号主机、2号从机、…、x号从机x台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；当达到稳态时，1号主机、2号从机、…、x号从机x台逆变器的输出功率相等，且每台逆变器的输出功率大于1/x单台逆变器的额定容量，则系统没有逆变器退出运行；当1号主机、2号从机、…、x号从机x台逆变器的输出功率相等，且出现每台逆变器的输出功率不大于1/x单台逆变器的额定容量时，1号主机逆变器、2号从机、…、x‑1号从机保持此时的光伏阵列输出电压不变，也保持它们此时的有功电流指令以及无功电流指令不变，x号从机逆变器开环进行设定有功电流指令和无功电流指令且按照式(6)、(7)计算，其中，表示前一次无功电流指令，表示当前无功电流指令，表示电流扰动步长；当小于零时，使其等于零；当接近零时，x号从机逆变器停止运行，然后，1号主机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为x‑1台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机、…、x‑1号从机，1号主机、2号从机、…、x‑1号从机x‑1台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；第3种情况：假设1号光伏逆变器作为主机、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器正在并联并网运行，此时太阳光照强度变化不大，则1号主机逆变器、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器根据上述系统指令电流的控制算法进行计算系统总的有功电流指令和总的无功电流指令并将作为x台光伏逆变器的有功电流指令和无功电流指令主机通过通信方式将计算获得的有功电流指令和无功电流指令发送给2号从机、…、x号从机，1号主机、2号从机、…、x号从机x台逆变器按照有功电流指令和无功电流指令进行控制；其中，1≤N≤k，k≥2，当第1种情况，1号光伏逆变器作为主机、2号从机逆变器、…、x号从机逆变器正在并联并网运行时，x

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