一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略的制作方法
本發明涉及光伏發電領域，是一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略。
背景技術：
太陽能資源豐富、可持久續用，是目前具有大規模商業化開發潛能的可再生能源之一，許多國家已經做出大規模開發太陽能發電的決策和規劃。截至2016年底，我國光伏發電累計裝機容量達到7742萬千瓦，預計2020年光伏裝機容量達1.5億千瓦，每年新增容量2000萬千瓦左右，光伏發電呈現快速發展態勢。
由于受資源稟賦約束，大規模光伏發電多位于電網結構薄弱的沙漠/半沙漠地帶，經逆變器并網。隨著光伏并網發電容量的增加，電網阻抗不可忽略，導致所接入電網呈現弱交流電網特性。并網點電壓受光伏陣列輸出功率擾動、電網擾動等多方面影響，易產生波動。波動的并網點電壓反過來影響光伏逆變器控制系統的動態，基于理想電網條件假設的光伏逆變器控制系統設計被破壞，光伏逆變器的控制適應性面臨挑戰，其運行穩定性得到廣泛關注。
為提高光伏發電接入弱交流系統運行穩定性，現有技術提出了一種基于光伏發電系統的小信號模型優化設計光伏逆變器的控制方法，但是，由于弱交流系統條件下光伏逆變器的各控制環路間交互影響，現有的控制方法并不適用。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種科學合理，適用性強，效果佳的基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略，通過在控制系統引入虛擬端電壓，可等效地減小電網阻抗，提高弱交流系統條件下光伏發電的運行穩定性。
解決其技術問題采用的技術方案是，一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略，其特征是，它包括以下步驟：
1)測量光伏逆變器的三相端電壓uta、utb、utc，經過虛擬端電壓控制生成三相虛擬端電壓utavir、utbvir、utcvir，再經過鎖相環后，輸出的相位為θpllvir，將三相虛擬端電壓utavir、utbvir、utcvir經過派克變換處理得到d軸分量的有功電壓utdvir、q軸分量的無功電壓utqvir，通過pll跟蹤交流母線電壓相位，保持虛擬端電壓相量與d軸重合；測量逆變器三相電流ia、ib、ic經過派克變換處理得到d軸分量的有功電流id、q軸分量的無功電流iq；
2)以追蹤直流電壓為目標，給定一個直流電壓的參考值udcref，將直流電壓udc與直流電壓參考值udcref的電壓差值輸入到pi控制器中，經過pi控制器的時域表達式計算出一個d軸有功電流參考指令idref，pi控制器的時域表達式為
idref＝kp(udc-udcref)+ki∫(udc-udcref)dt；
3)以追蹤端電壓為目標，給定一個端電壓幅值的參考值utref，將端電壓ut與端電壓幅值參考值utref的電壓差值輸入到pi控制器中，經過pi控制器的時域表達式計算出一個q軸有功電流參考指令iqref，pi控制器的時域表達式為
iqref＝kp(ut-utref)+ki∫(ut-utref)dt；
4)將步驟1)中得到的有功電流id、無功電流iq分別與步驟2)、步驟3)中的有功電流參考指令idref、無功參考電流指令iqref作差，并將差值輸入pi控制器，經過pi控制器的時域表達式計算出d軸電壓ud1和q軸電壓uq1，pi控制器的時域表達式為
ud1＝kp(idref-id)+ki∫(idref-id)dt，uq1＝kp(iqref-iq)+ki∫(iqref-iq)dt；
5)將步驟4)中得到的d軸電壓ud1和q軸電壓uq1與步驟1)中得到的虛擬d軸有功電壓utdvir、虛擬q軸無功電壓utqvir、d軸有功電流id以及q軸無功電流iq進行疊加，求得光伏逆變器d軸輸出電壓ud和q軸輸出電壓uq，將其經過派克反變換處理得到光伏逆變器調制量va、vb、vc，進而驅動光伏逆變器。
本發明的一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略，能夠克服現有技術的不足，在控制系統引入虛擬端電壓，可等效地減小電網阻抗，從而提高弱交流系統條件下光伏發電的運行穩定性。具有科學合理，實用性強，效果佳等優點。
附圖說明
圖1是本發明研究的光伏發電接入弱交流系統結構示意圖；
圖2是光伏發電原有控制策略示意圖；
圖3是基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略示意圖；
圖4是弱交流系統下光伏發電基于原有控制策略的系統不穩定示意圖；
圖5是弱交流系統下光伏發電基于虛擬端電壓控制策略的系統穩定示意圖。
具體實施方式
下面利用附圖和實施例對本發明的一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略進行詳細說明。
參照圖1-圖3，本發明的一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略，包括以下步驟：
1)測量光伏逆變器的三相端電壓uta、utb、utc，經過虛擬端電壓控制生成三相虛擬端電壓utavir、utbvir、utcvir，再經過鎖相環后，輸出的相位為θpllvir，將三相虛擬端電壓utavir、utbvir、utcvir經過派克變換處理得到d軸分量的有功電壓utdvir、q軸分量的無功電壓utqvir，通過pll跟蹤交流母線電壓相位，保持虛擬端電壓相量與d軸重合；測量逆變器三相電流ia、ib、ic經過派克變換處理得到d軸分量的有功電流id、q軸分量的無功電流iq；
2)以追蹤直流電壓為目標，給定一個直流電壓的參考值udcref，將直流電壓udc與直流電壓參考值udcref的電壓差值輸入到pi控制器中，經過pi控制器的時域表達式計算出一個d軸有功電流參考指令idref，pi控制器的時域表達式為
idref＝kp(udc-udcref)+ki∫(udc-udcref)dt；
3)以追蹤端電壓為目標，給定一個端電壓幅值的參考值utref，將端電壓ut與端電壓幅值參考值utref的電壓差值輸入到pi控制器中，經過pi控制器的時域表達式計算出一個q軸有功電流參考指令iqref，pi控制器的時域表達式為
iqref＝kp(ut-utref)+ki∫(ut-utref)dt；
4)將步驟1)中得到的有功電流id、無功電流iq分別與步驟2)、步驟3)中的有功電流參考指令idref、無功參考電流指令iqref作差，并將差值輸入pi控制器，經過pi控制器的時域表達式計算出d軸電壓ud1和q軸電壓uq1，pi控制器的時域表達式為
ud1＝kp(idref-id)+ki∫(idref-id)dt，uq1＝kp(iqref-iq)+ki∫(iqref-iq)dt；
5)將步驟4)中得到的d軸電壓ud1和q軸電壓uq1與步驟1)中得到的虛擬d軸有功電壓utdvir、虛擬q軸無功電壓utqvir、d軸有功電流id以及q軸無功電流iq進行疊加，求得光伏逆變器d軸輸出電壓ud和q軸輸出電壓uq，將其經過派克反變換處理得到光伏逆變器調制量va、vb、vc，進而驅動光伏逆變器。
參照圖4-圖5，對于本發明的光伏發電接入弱交流系統結構來說，采用基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制后，等效地減小電網阻抗，提高了系統的運行穩定性。
本實施例驗證了一種基于虛擬端電壓的光伏發電運行控制策略的有效性與可行性。
本發明的實施例僅用于對本發明作進一步的說明，并非窮舉，并不構成對權利要求保護范圍的限定，本領域技術人員根據本發明實施例獲得的啟示，不經過創造性勞動就能夠想到其它實質上等同的替代，均在本發明保護范圍內。
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