一種光伏逆變器有功調度方法
2023-10-07 14:47:09 2
一種光伏逆變器有功調度方法
【專利摘要】本發明公開了一種光伏逆變器有功調度方法，實時採樣系統的交流電壓、交流功率、直流側輸入電壓，對逆變器實時輸出有功功率和有功功率調度斜坡值進行PI控制，結果作為電池板的輸出參考電壓，然後與實際電池板輸出電壓值作比較，計算得到PWM波去控制前級升壓電路的開關器件，使實際直流輸入電壓穩定運行於參考電壓，即本發明通過功率環控制電池板輸出電壓偏離其最大功率點電壓，使光伏逆變器的輸出功率從當前功率變化至調度值，從而實現功率控制。
【專利說明】一種光伏逆變器有功調度方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於光伏發電【技術領域】，特別是涉及一種兩級式光伏發電系統的有功調度方法。
【背景技術】
[0002]隨著光伏產業的不斷發展，組串式光伏逆變器的應用越來越廣泛，相比集中式光伏逆變器，由組串式逆變器建造的電站佔地面積小、無需機房、維護方便簡單，特別是在分布式屋頂、山地丘陵等地方優勢顯著；而且電池板安裝地點選擇靈活，可最大限度吸收太陽能，使得其發電量高。
[0003]由於組串式光伏逆變器直流輸入側電壓較低，因此拓撲結構多為兩級式，由BOOST升壓電路和逆變電路組成，前級BOOST完成升壓及MPPT控制，後級逆變電路恆壓運行，如圖1所示。對後級逆變電路進行控制時，直流母線電壓環輸出作為電流環的給定來控制後級電壓穩定運行於設定值，但是若進行有功調度時，就不能像單級式光伏發電系統那樣，不能通過控制電流環的給定Id_ref來實現功率控制，所以需要設計一種適合兩級式光伏發電系統的有功功率控制，保證精確調度，調度後系統穩定，調度過程平穩無電流衝擊。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種光伏逆變器有功調度方法，以解決兩級式光伏發電系統不能通過控制電流大小實現功率控制的問題。
[0005]為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是:一種光伏逆變器有功調度方法，該方法包括如下步驟:
[0006](I)實時採樣光伏發電系統的交流電壓、交流功率，計算出當前有功功率Grid_Pac ；
[0007](2)將Grid_Pac和有功功率調度指令值的偏差值Error送入第一 PI調節器PIl進行比例積分運算；
[0008](3)將PIl的輸出作為電池板的參考輸出電壓Uref，然後將其與實際電池板輸出電壓值Ufdb的差值送入第二 PI調節器PI2進行比例積分運算；
[0009](4)將PI2的輸出進行正弦脈寬調製，生成PWM波去控制BOOST電路中開關器件的通斷，使電池板輸出電壓偏移最大功率點，直到電池板輸出功率等於調度功率，從而實現功率控制。
[0010]所述步驟⑴中有功功率Grid_Pac的計算公式如下:
[0011 ] Grid_Pac = Um*Ian+Ubn*Ibn+Um*Icn
[0012]其中，Uan、Ubn、Uen為三相交流相電壓；Ian、Ibn、Icn為三相交流電流。
[0013]所述步驟(2)中的有功調度指令值是將有功調度值斜坡化後作為有功調度斜坡指令值Pac_set_slope,再將Pac_set_slope與Grid_Pac進行差值計算後送入第一 PI調節器PIl進行比例積分運算。
[0014]有功調度值斜坡化是以當前有功功率Grid_Pac為起始點，以P_step為步長，逐步減小到有功調度指令值Pac_set後維持。
[0015]所述第一 PI調節器PIl和第二 PI調節器PI2進行比例積分運算的計算公式如下:
[0016]u{t) = KpjCit) H-丄 J e{t)dt
[0017]上式中e⑴為輸入，u⑴為輸出；
[0018]將上式尚散化為差分方程，第k拍輸出為:
?(/') = kpe{k) + !(Tiwi 士 e(l) = koc(k) + u;(k)
[0019]?=1
=/{!<) +^anAk)+ uAk -1)
[0020]其中Tsam為採樣周期，e (k)為第k次的誤差，kp、ki為係數。
[0021]本發明的光伏逆變器有功調度方法主要適應於兩級式光伏發電系統，對逆變器實時輸出有功功率和有功功率調度斜坡值進行PI控制，結果作為電池板的輸出參考電壓，然後與實際電池板輸出電壓值作比較，計算得到PWM波去控制前級升壓電路的開關器件，使實際直流輸入電壓穩定運行於參考電壓，即本發明通過功率環控制電池板輸出電壓偏離其最大功率點電壓，使光伏逆變器的輸出功率從當前功率變化至調度值，從而實現功率控制，解決了兩級式光伏發電系統不能通過控制電流大小實現功率控制的問題。
[0022]為了使調度過程平穩無電流衝擊，將調度值斜坡化後和實時有功功率做比較。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為兩級式光伏逆變器後級逆變電路控制框圖；
[0024]圖2為本發明兩級式光伏逆變器前級有功功率控制框圖；
[0025]圖3為本發明有功調度指令斜坡化示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及具體的實施例對本發明進行進一步介紹。
[0027]兩級式光伏發電系統的結構如圖2上半部分所示，前級BOOST電路完成升壓，後級逆變電路完成逆變，本發明的有功功率控制是通過前級電路來實現的，圖2的下半部分給出了本發明光伏逆變器有功調度方法的控制結構，由圖可知，該方法包括如下步驟:
[0028](I)實時採樣光伏發電系統的交流電壓、交流功率，計算出當前有功功率Grid_Pac ；
[0029]Grid_Pac = Um*Ian+Ubn*Ibn+Ucn*Icn
[0030]其中，Uan、Ubn、Uen為三相交流相電壓；Ian、Ibn、Icn為三相交流電流。
[0031](2)將Grid_Pac和有功功率調度指令值的偏差值Error送入第一 PI調節器PIl進行比例積分運算；
[0032]為了實現功率平滑、電流無衝擊調度，本發明將有功調度值斜坡化後作為有功調度斜坡指令值Pac_Set_Sl0pe (輸出功率參考值)，斜坡值以當前功率為起始點，以P_st印為步長，逐步減小到有功調度指令值Pac_set後維持，如圖3所示。
[0033](3)將PIl的輸出作為電池板的參考輸出電壓(直流側輸入電壓)Uref，然後將其與實際電池板輸出電壓值Ufdb的差值送入第二 PI調節器PI2進行比例積分運算，該比例積分方法同第一 PI調節器PIl相同；
[0034](4)將PI2的輸出進行正弦脈寬調製，生成PWM波去控制BOOST電路中開關器件的通斷，使電池板輸出電壓偏移最大功率點，直到調度功率值在對應的電壓處維持，即電池板輸出功率等於調度功率，從而實現功率控制。
[0035]本實施例中第一 PI調節器PIl和第二 PI調節器PI2進行比例積分運算的計算公式如下:
[0036]u(t) = Kpie{t) + — I e{t)dt
[0037]上式中e (t)為輸入，u⑴為輸出；
[0038]將上式尚散化為差分方程，第k拍輸出為:
[0039]u{k) = kpe(k) + [ e{i) = k:]e{k) + Ui {k)
/-1
[0040]= k/>e(k) + kjTiime(k) + u/(k — I)
[0041]其中Tsam為採樣周期，e(k)為第k次的誤差，kp、Iii為係數。
[0042]以上實施例僅用於幫助理解本發明的核心思想，不能以此限制本發明，對於本領域的技術人員，凡是依據本發明的思想，對本發明進行修改或者等同替換，在【具體實施方式】及應用範圍上所做的任何改動，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種光伏逆變器有功調度方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟: (1)實時採樣光伏發電系統的交流電壓、交流功率，計算出當前有功功率GricLPac； (2)將GricLPac和有功功率調度指令值的偏差值Error送入第一PI調節器PIl進行比例積分運算； (3)將PIl的輸出作為電池板的參考輸出電壓Uref,然後將其與實際電池板輸出電壓值Ufdb的差值送入第二 PI調節器PI2進行比例積分運算； (4)將PI2的輸出進行正弦脈寬調製，生成PWM波去控制BOOST電路中開關器件的通斷，使電池板輸出電壓偏移最大功率點，直到電池板輸出功率等於調度功率，從而實現功率控制。
2.根據權利要求1所述的光伏逆變器有功調度方法，其特徵在於:所述步驟(I)中有功功率Grid_Pac的計算公式如下:
Grid_Pac = Uan*Ian+Ubn*Ibn+Um*Icn 其中，Uan、Ubn、Uen為三相交流相電壓；Ian、Ibn、Icn為三相交流電流。
3.根據權利要求1所述的光伏逆變器有功調度方法，其特徵在於，所述步驟(2)中的有功調度指令值是將有功調度值斜坡化後作為有功調度斜坡指令值Pac_Set_Sl0pe，再將Pac_set_slope與Grid_Pac進行差值計算後送入第一 PI調節器PIl進行比例積分運算。
4.根據權利要求3所述的光伏逆變器有功調度方法，其特徵在於:有功調度值斜坡化是以當前有功功率Grid_Pac為起始點，以P_st印為步長，逐步減小到有功調度指令值Pac_set後維持。
5.根據權利要求1所述的光伏逆變器有功調度方法，其特徵在於:所述第一PI調節器PIl和第二 PI調節器PI2進行比例積分運算的計算公式如下:
u(r) = K pie(t) + Ij" e(t)dt 上式中e(t)為輸入，u(t)為輸出； 將上式離散化為差分方程，第k拍輸出為: Φ) = A+ X^(/) = kfik)+ Ui(Ji)
i=\
=k,Ak ) + kTsunAk ) + Lli(k — I) 其中Tsam為採樣周期，e (k)為第k次的誤差，kp、ki為係數。
【文檔編號】H02M7/5387GK104281192SQ201410514302
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】趙建榮, 王林, 張海龍, 黃輝, 孟向軍, 曹建博, 肖飛 申請人:許繼電氣股份有限公司, 西安許繼電力電子技術有限公司