電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法【專利摘要】本發明公開了一種電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法。首先分析電網電壓不平衡下光伏發電的功率控制和電流諧波產生機理，包括功率指令和電流指令計算方法，并提出引入α、β調節系數對諧波電流進行靈活調節。再對電網電壓不平衡下光伏發電諧波電流特性進行分析計算，包括光伏發電的電流總諧波畸變率及功率波動分析和奇次諧波電流解析計算及分析。在此基礎上，考慮各次諧波電流和功率波動限制，建立電壓不平衡下光伏發電既滿足總諧波畸變率、同時又能滿足單次諧波限制的電流調節系數算法及控制方法。最后相關計算公式，得到電網電壓不平衡下光伏發電的三相指令電流。本發明能夠實現光伏發電功率波動和注入電網諧波的靈活控制。【專利說明】電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種諧波電流的控制方法，尤其涉及一種電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法，屬于光伏發電系統控制技術應用領域。【
背景技術：
】[0002]隨著環境污染加劇和能源日益短缺，各國大規模開發風能、太陽能等可再生能源，與之相適應的分布式發電(DistributedGeneration,DG)得到高度重視和大力發展。其中，光伏發電具有安裝方便、技術成熟等優勢，在分布式發電中應用廣泛。電力電子變換裝置的非線性和電網諧波及不平衡電壓等異常運行條件，都將導致光伏發電對電網電能質量造成不利影響。特別是，電網不平衡電壓將導致光伏發電輸出功率和直流電壓發生波動，并使其端電流出現顯著諧波畸變。為此，GB/T20046-2006和IEEEStd.929-2000等標準均對光伏發電輸出電流的總諧波畸變率和各次諧波含有率進行限制，以控制光伏發電對電網的諧波污染。因此，需要深入研究光伏發電在電壓不平衡下的運行特性及其諧波電流的抑制方法。[0003]目前，針對光伏發電在電網電壓不平衡下的運行特性和諧波電流的抑制，國內外已有一些研究，如公開發表的下列文獻:[0004][I]郭小強，鄔偉揚，漆漢宏.電網電壓畸變不平衡情況下三相光伏并網逆變器控制策略[J].中國電機工程學報，2013，33(3):22-28.[0005][2]CastillaM,MiretJ,CamachoA,etal.Reductionofcurrentharmonicdistortioninthree-phasegrid-connectedphotovoltaicInvertersviaresonantcurrentcontrol[J].1EEETransactionsonIndustrialElectronics，2013，60(4):1464-1472.[0006][3]SuhY，LipoTA.ControlschemeinhybridsynchronousstationaryframeforPWMAC/DCconverterundergeneralizedunbalancedoperatingconditions[J].1EEETransactionsonIndustryApplications,2006,42(3):825-835.[0007][4]姚駿，陳西寅，廖勇，等.電網電壓不平衡時永磁直驅風電機組的控制策略[J].電力系統保護與控制，2011，39(14):99-106.[0008][5]RodriguezP，TimbusAV,TeodorescuRjetal.Flexibleactivepowercontrolofdistributedpowergenerationsystemsduringgridfaults[J].1EEETransactionsonIndustrialElectronics,2007,54(5):2583-2592.[0009][6]RodriguezP，TimbusA,TeodorescuR，etal.Reactivepowercontrolforimprovingwindturbinesystembehaviorundergridfaults[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2009，24(7):1798-1801.[0010][7]WangFeijDuarteJLjHendrixMAM.Pliantactiveandreactivepowercontrolforgrid-1nteractiveconvertersunderunbalancedvoltagedips[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2011,26(5):1511-1521.[0011][8]FilhoFjTolbertLM，CaoY，etal.Real-timeselectiveharmonicminimizationformultilevelinvertersconnectedtosolarpanelsusingartificialneuralnetworkanglegeneration[J].1EEETransactionsonIndustryApplications,2011，47(5):2117-2124.[0012][9]CastillaM,MiretJ,SosaJL,etal.Grid-faultcontrolschemeforthree-phasephotovoltaicinverterswithadjustablepowerqualitycharacteristics[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2010,25(12):2930-2940.[0013][10]MiretJ,CastillaM,CamachoA,etal.Controlschemeforphotovoltaicthree-phaseinverterstominimizepeakcurrentsduringunbalancedgrid-voltagesags[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2012,27(10):4262-4270.[0014][11]國家電網公司.Q/GDW617-2011光伏電站接入電網技術規定[S].北京:中國電力出版社，2011.[0015]其中，針對電網電壓不平衡下變流器的運行約束，文獻[3，4]以直流側恒定為控制目標，建立變流器正負序電流的調節方案，但均未考慮變流器注入電流對電網電能質量的影響。為確保變流器運行滿足并網電能質量要求，文獻[5，6]提出5種有功和無功功率控制策略，使變流器接入點的功率波動和電流諧波達到不同的電能質量要求，據此文獻[7]提出變流器有功和無功波動幅值連續可調的控制方案。針對光伏并網發電系統，已有文獻對光伏發電的諧波電流抑制進行研究[1，2，8-10]，文獻[8，2]分別提出減小單相和三相光伏發電諧波電流的控制方法，但未分析電壓不平衡下光伏發電諧波電流的產生機理及其抑制措施。文獻[I]研究電壓畸變不平衡下光伏發電并網電流指令計算和比例多重復數積分電流控制策略，但僅以有功恒定和單位功率因數運行為目標計算指令電流。實際上當電壓不平衡下光伏發電功率波動完全消除時，將使光伏發電輸出電流諧波嚴重越限[5]。為此，文獻[9，10]利用α和β電流調節系數，提出電壓不平衡下光伏發電的電流諧波和功率波動連續可調的控制策略，但僅對光伏發電的電流總諧波畸變率進行限制。而在光伏發電并網標準中還對其輸出電流的各次諧波含有率進行限制[11]，若僅考慮電流總諧波畸變率進行電流控制，將可能導致某次諧波出現越限，仍不能滿足電網電能質量要求。【
發明內容】[0016]針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法，該方法既能滿足總諧波畸變率，同時又能滿足單次諧波限制的電流調節系數算法及控制。[0017]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案:[0018]電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法，該方法包括如下步驟:[0019]I)根據電網電壓不平衡下光伏發電的功率控制方法和電流諧波產生機理，得到功率指令Pr、Qr:[0020]1.1)采用電導增量法得到光伏陣列最大功率點參考電壓Utto，與直流電壓ud。比較后經比例積分器生成有功功率指令已;[0021]1.2)無功則有恒功率因數和恒電壓兩種控制方式，功率因數為時根據已計算無功功率指令，恒電壓時則由光伏逆變器端電壓有效值U與指令值I的偏差經比例積分器生成，由于電流跟蹤采用電感電流反饋，減去濾波電容無功后得到逆變器的無功功率指令Qr；[0022]2)引入調節系數α、β對諧波電流進行靈活調節；[0023]兩種調節系數的確定方法，分別為:[0024]方式1:滿足無功波動和3次諧波限值1&，計算調節系數α、β;【權利要求】1.電網電壓不平衡下三相光伏發電系統的諧波電流抑制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:1)根據電網電壓不平衡下光伏發電的功率控制方法和電流諧波產生機理，得到功率指令Pr、Qr:1.1)采用電導增量法得到光伏陣列最大功率點參考電壓Utto，與直流電壓ud。比較后經比例積分器生成有功功率指令已；1.2)無功則有恒功率因數和恒電壓兩種控制方式，功率因數為《?5巧時根據已計算無功功率指令，恒電壓時則由光伏逆變器端電壓有效值U與指令值Ur的偏差經比例積分器生成，由于電流跟蹤采用電感電流反饋，減去濾波電容無功后得到逆變器的無功功率指令Qr；2)引入調節系數α、β對諧波電流進行靈活調節；兩種調節系數的確定方法，分別為:方式1:滿足無功波動和3次諧波限值，計算調節系數α、β;【文檔編號】H02J3/01GK103560515SQ201310571529【公開日】2014年2月5日申請日期:2013年11月14日優先權日:2013年11月14日【發明者】周念成,樓曉軒,王強鋼,孟瀟瀟,王佳佳申請人:重慶大學