一種光伏并網逆變器有功調度控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，本發明仍然基于現有的電壓外環、電流內環和DQ軸解耦控制方法，同時融合了功率環控制，對并網逆變器輸出功率進行直接控制，并通過內環與直流母線電壓外環的切換實現MPPT和調度狀態間無縫切換，且確保切換期間內環D軸指令的連續性以及輸出有功功率的連貫性，達到平滑、穩定切換的目的。
【專利說明】一種光伏并網逆變器有功調度控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光伏并網逆變器有功調度控制方法。
【背景技術】
[0002]由于光伏發電具備間歇性、隨機性、波動性等特征，光伏電站尤其是接入電力系統的大中型集中式光伏電站，將給電網的運行帶來諸多不利影響。為保證電網的頻率穩定，光伏電站需具備根據電力調度機構指令調節其輸出有功功率的能力。
[0003]光伏并網逆變器是光伏電站的功率控制單元，因此，必須要求光伏逆變器具備有功功率調度功能，且調度響應過程應平滑穩定，調度速率靈活可調，輸出功率應滿足調度精度要求。MPPT(最大功率點跟蹤)是一種光伏并網逆變器常用的方法。光伏并網逆變器控制包括電壓外環和電流內環，內環以逆變器輸出電流為控制對象，采用雙環DQ軸解耦控制；外環通過MPPT算法給出內環的電流給定。例如，光伏并網逆變器有功調度控制可以采用電池板電壓控制方案，從而實現利用電池板的PV特性間接控制電池板的輸出功率，但電壓控制方法的控制精度受到MPPT跟蹤步長制約，需在響應速度和控制精度間權衡，另外，由于環境條件的變化，電池板PV曲線并非固定不變，將導致調度可能無法達到穩態，造成輸出功率的波動。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，用以解決環境條件突變造成的功率波動問題。
[0005]為實現上述目的，本發明的方案是:
[0006]一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，光伏并網逆變器采用MPPT電壓外環和DQ軸解耦的電流內環控制，包括如下步驟:
[0007]I)比較電壓外環輸出值Id_PI_out和調度值Id_Dispatch,
[0008]2)若Id_PI_out〈Id_Dispatch，逆變器工作在MPPT模式，內環d軸指令值Id_ref為Id_PI_out，以當前最大功率輸出；
[0009]3)若Id_PI_out>Id_Dispatch，逆變器工作在調度運行模式，內環d軸指令值Id_ref為Id_Dispatch，以調度功率輸出。
[0010]根據權利要求1所述的一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，開始運行時，光伏并網逆變器運行于MPPT模式；在MPPT模式下電壓外環輸出值Id_PI_out小于Id_Dispatch,逆變器工作于MPPT模式；若MPPT模式下Id_PI_out大于Id_Dispatch，逆變器切換至有功調度模式；在有功調度模式下，Id_PI_out小于IcLDispatch，逆變器平滑切換至MPPT模式。
[0011]從MPPT模式到有功調度模式或者從有功調度模式到MPPT模式，Id_ref是以設定的調度速率為斜率值從Id_PI_out變化至Id_Dispatch或者從Id_Dispatch變化至Id_PI_
OUto[0012]本發明仍然基于現有的電壓外環、電流內環和DQ軸解耦控制方法，同時融合了功率環控制，對并網逆變器輸出功率進行直接控制，并通過內環與直流母線電壓外環的切換實現MPPT和調度狀態間無縫切換，且確保切換期間內環D軸指令的連續性以及輸出有功功率的連貫性，達到平滑、穩定切換的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是現有技術的并網光伏逆變器并網電路以及控制結構圖；
[0014]圖2是本發明的光伏逆變器并網電路以及控制結構圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。
[0016]光伏并網逆變器的主電路如圖1上半部分所示，通常，光伏并網逆變器采用電壓外環、電流內環的雙閉環控制，電流內環采用雙環DQ軸解耦控制，以其輸出電流為內環控制對象，外環采用MPPT控制，外環輸出為內環的給定輸入。圖1下半部分給出了一種雙環控制結構，電壓外環的MPPT控制涉及直流母線電壓和輸出功率等，用于生產參考電壓，經PI調節器輸出為電流內環參考電流。逆變器采用三相半橋拓撲，通過采樣讀取三相電流、三相電網電壓、直流電壓、直流電流；三相并網電流通過DQ解耦，實現有功電流與無功電流的獨立控制；光伏并網逆變器可通過控制直流母線電壓來控制電池板的輸出功率，MPPT運行時，穩態下逆變器將直流電壓控制在最大功率點對應電壓，實現最大功率輸出，電壓外環輸出Id_PI_out作為電流內環指令值(即內環電流d軸指令值)。
[0017]如圖2所示是本發明的控制結構，與現有技術區別在于，加入了功率調度，形成了一種融合“功率環+電流環”控制的光伏并網逆變器有功調度控制方法:若MPPT模式下電壓外環輸出值Id_PI_out小于調度值Id_Dispatch,電流內環目標值Id_ref等于Id_PI_out，逆變器工作于MPPT模式，以當前最大功率輸出；若MPPT模式下Id_PI_out大于Id_Dispatch, Id_ref從Id_PI_out轉換為Id_Dispatch,電壓外環飽和退出，逆變器切換至有功調度模式，以調度功率輸出。
[0018]具體來說，開始運行時，光伏并網逆變器運行于MPPT模式，上位機通過遙調指令下發有功功率調度指令及調度速率；逆變器根據有功功率調度指令實時計算生成調度值Id_Dispatch，調度功率不受電網電壓波動影響。關于逆變器如果根據調度值生產相應的內環電流指令屬于現有技術，在此不再詳細展開。
[0019]在MPPT模式下電壓外環輸出值Id_PI_out小于Id_Dispatch,電流內環目標值Id_ref等于Id_PI_out，逆變器工作于MPPT模式，以當前最大功率輸出；
[0020]若MPPT 模式下 Id_PI_out 大于 Id_Dispatch, Id_ref 從 Id_PI_out 變化至 Id_Dispatch,電壓外環飽和退出，逆變器平滑無縫切換至有功調度模式，以調度功率輸出，不受外環影響。
[0021]在有功調度模式下，若輻照度下降或調度指令值增大導致電池板輸出功率不滿足調度需求，即Id_PI_out小于Id_Dispatch,電壓外環退飽和，電流內環目標值Id_ref等于Id_PI_out，逆變器平滑無縫切換至MPPT模式，以當前最大功率輸出。
[0022]退出調度時，僅需將IcLDispatch還原至默認，逆變器按上段描述的過程自動無縫切換至MPPT模式，平滑退出調度狀態。
[0023]在以上步驟中，從MPPT模式到有功調度模式或者從有功調度模式到MPPT模式，Id_ref是以設定的調度速率為斜率值從Id_PI_out變化至Id_Dispatch或者從Id_Dispatch 變化至 Id_PI_out。
[0024]調度退出有兩種情況，其一是人為退出，將調度功率設為默認值(逆變器標稱最大輸出功率)，IcLDispatch增大，其二是光照變化導致電池板最大輸出功率不滿足調度要求，Id_PI_out減小，二者原理一致，最終均滿足Id_PI_out〈Id_Dispatch，參數變化過程中，電壓外環逐漸退飽和，當Id_PI_out < Id_Dispatch,內環d軸指令切換至Id_PI_out,實現調度模式與MPPT模式的無縫切換。
【權利要求】
1.一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，光伏并網逆變器采用MPPT電壓外環和DQ軸解耦的電流內環控制，其特征在于，包括如下步驟: O比較電壓外環輸出值Id_PI_out和調度值Id_Dispatch， 2)若Id_PI_out〈Id_Dispatch，逆變器工作在MPPT模式，內環d軸指令值Id_ref?為Id_PI_out，以當前最大功率輸出； 3)若Id_PI_out>Id_Dispatch,逆變器工作在調度運行模式，內環d軸指令值Id_ref為Id_Dispatch，以調度功率輸出。
2.根據權利要求1所述的一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，其特征在于，開始運行時，光伏并網逆變器運行于MPPT模式；在MPPT模式下電壓外環輸出值Id_PI_out小于Id_Dispatch,逆變器工作于MPPT模式；若MPPT模式下Id_PI_out大于Id_Dispatch,逆變器切換至有功調度模式；在有功調度模式下，Id_PI_out小于Id_Dispatch，逆變器平滑切換至MPPT模式。
3.根據權利要求1所述的一種光伏并網逆變器有功調度控制方法，其特征在于，從MPPT模式到有功調度模式或者從有功調度模式到MPPT模式，Id_ref是以設定的調度速率為斜率值從Id_PI_out變化至Id_`Dispatch或者從Id_Dispatch變化至Id_PI_out。
【文檔編號】H02J3/48GK103701155SQ201310474406
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】姚為正, 肖飛, 張海龍, 王林, 黃輝, 蘆開平 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