一種直流微電網中光伏發電功率控制系統及方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及直流微電網中的光伏發電技術領域，具體地，涉及一種直流微電網中 光伏發電功率控制系統及方法。
【背景技術】
[0002] 當前，基于可再生能源的分布式發電技術在世界范圍內得到了廣泛的重視和發 展，尤其是光伏發電技術。為了利用分布式發電技術的某些互補特性，微電網作為一種有 效集成、高效利用可再生能源的方式，受到大量研宄。目前，微電網主要以交流微電網的 形式存在，但直流微電網相較于交流微電網有著不少優勢，如不需考慮頻率和相位問題、 只需控制直流母線電壓、更少的變流裝置、連接方式更簡單，將會受到大量研宄。光伏發 電由于其輸出直流特性，更易于接入直流微電網，故而直流微電網中的光伏發電功率控制 將會受到重視。以往大量關于光伏發電功率控制的研宄中，主要集中在交流微電網中，且 主要是最大功率點跟蹤（MPPT)控制。近幾年光伏發電定功率跟蹤控制受到重視。文獻 《Powercontrolstrategyforphotovoltaicsystembasedonthenewtonquadratic interpolation》給出了一種基于牛頓二次插值的光伏定功率控制技術；并在此技術上，文 獻《ANewFrequencyRegulationStrategyforPhotovoltaicSystemsWithoutEnergy Storage》給出了一種光伏發電對電網頻率支撐的方法，該方法僅是簡單地設定額定點功率 P。為某一固定值。當額定點功率P。取得較低時，光伏發電的經濟性將變差；當額定點功率P。取得較高時，若光照降低，則光伏其對電網頻率的支撐能力將受到限制；故而該方法未很 好地解決額定點功率P。的選擇問題。此外，目前直流微電網中的光伏控制也主要是最大功 率跟蹤控制，定功率控制、下垂控制的研宄不多，且尚未有能將光伏最大功率跟蹤控制、定 功率跟蹤控制、下垂控制、參與二次調壓功能集成在一種控制架構中的方法。這些顯然沒有 充分挖掘光伏發電的潛力，不利于光伏發電的高效利用與進一步發展。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種直流微電網中光 伏發電功率控制系統及方法。該系統能增強光伏發電單元的可調度性，提高光伏發電單元 對直流微電網母線電壓的支撐能力。
[0004] 為解決技術問題，本發明采用的技術方案是：
[0005] 提供一種直流微電網中光伏發電功率控制系統，包括光伏發電功率控制器；該光 伏發電功率控制器由下垂控制模塊、光伏功率-電壓曲線擬合模塊、額定點功率控制模塊 和電壓電流內環控制模塊組成；所述下垂控制模塊、光伏功率-電壓曲線擬合模塊和額定 點功率控制模塊以電連接的方式組成閉合回路：下垂控制模塊向光伏功率-電壓曲線擬合 模塊傳遞光伏輸出功率指令pMf，光伏功率-電壓曲線擬合模塊向額定點功率控制模塊傳 遞最大功率點功率值Pmppt，額定點功率控制模塊向下垂控制模塊傳遞額定點功率Pcl;光伏 功率-電壓曲線擬合模塊同時還與電壓電流內環控制模塊電連接以傳遞光伏直流母線電 壓參考值Vpwrf，并由后者輸出脈寬調制信號。
[0006] 本發明還提供了直流微電網中光伏發電功率控制方法，包括：將采集到的直流微 電網母線電壓Vbus與額定點電壓Vtl做差，差值乘以下垂系數m后疊加到額定點功率Ptl上，得 到光伏輸出功率指令PMf;采樣光伏電池直流輸出電流ipv和光伏直流母線電容電壓值Vpv， 通過拉格朗日多項式擬合得到光伏功率-電壓曲線，在該曲線上找到滿足光伏輸出功率指 令PMf和最大功率點跟蹤使能信號ENmppt這兩個條件的光伏直流母線電壓參考值Vpwef和最 大功率點功率值Pmppt;將得到的光伏直流母線電壓參考值VpvMf通過電壓電流內環控制得 到脈寬調制信號用于控制光伏升壓電路，實現直流微電網中的光伏發電功率控制；所述額 定點功率Ptl通過下述方式獲得：孤島情況下，最大功率點功率值P_^乘以下垂點系數kdtMP 后，疊加上二次調壓功率增量指令△P得到額定點功率Ptl;并網情況下，并網調度功率指令 Pmg。。經過限幅環節得到額定點功率PP
[0007] 本發明中，當并網信號IFgHdtiedS1時，即直流微電網處于并網狀態，額定點功 率Ptl取值為并網額定點功率^，并網額定點功率〃由上級控制器發出的并網調度功率指令 Pmgc;。經過限幅環節得到，限幅范圍為0~Pmppt;當并網信號IFg,idtied為0時，即直流微電網 處于孤島狀態，額定點功率Po取值為孤島額定點功率P'(I，孤島額定點功率P'^由最大功 率點功率值？_^乘以下垂點系數kdM()p后疊加上二次調壓功率增量指令AP得到。
[0008] 本發明中，所述孤島額定點功率P'd勺計算方式為：
[0009] Pr 〇=PmpptXkdroop+AP(8)
[0010] 當直流微電網僅進行一次調壓、未進行二次調壓時，二次調壓功率增量指令AP 為0;當直流微電網需要進行二次調壓時，通過向光伏發電發送二次調壓功率增量指令AP，調節額定點功率Ptl，對光伏下垂曲線進行上下平移，調節光伏發出功率，能加快直流微 電網母線電壓的恢復；
[0011] 下垂點系數kdnK)P代表著光伏發電的經濟性與電壓支撐能力的折衷，需綜合考慮發 電的經濟性與電壓支撐能力來取值；當下垂點系數kdnK)p取得越大，經濟性越好，但是對電 壓的支撐能力越弱；當下垂點系數kdnK)p取得越小，對電壓的支撐能力越強，但是經濟性越 差。為了合理地設置下垂點系數kdnK)p，可優先考慮直流微電網母線電壓降至正常運行最小 允許電壓Vmin時光伏才輸出最大功率這一原則，則
[0012] 下垂點系數Icterap的取值根據下式計算獲得：
【主權項】
1. 一種直流微電網中光伏發電功率控制系統，包括光伏發電功率控制器；其特征在 于，該光伏發電功率控制器由下垂控制模塊、光伏功率-電壓曲線擬合模塊、額定點功率控 制模塊和電壓電流內環控制模塊組成； 所述下垂控制模塊、光伏功率-電壓曲線擬合模塊和額定點功率控制模塊以電連接的 方式組成閉合回路：下垂控制模塊向光伏功率-電壓曲線擬合模塊傳遞光伏輸出功率指令 PMf，光伏功率-電壓曲線擬合模塊向額定點功率控制模塊傳遞最大功率點功率值Pmppt，額 定點功率控制模塊向下垂控制模塊傳遞額定點功率P tl;光伏功率-電壓曲線擬合模塊同時 還與電壓電流內環控制模塊電連接以傳遞光伏直流母線電壓參考值Vpmf，并由后者輸出脈 寬調制信號。
2. -種直流微電網中光伏發電功率控制方法，其特征在于，包括：將采集到的直流微 電網母線電壓V bus與額定點電壓Vtl做差，差值乘以下垂系數m后疊加到額定點功率Ptl上，得 到光伏輸出功率指令P Mf;采樣光伏電池直流輸出電流i pv和光伏直流母線電容電壓值V