一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光伏發電技術領域，具體涉及一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著全球資源環境的壓力不斷增大，節能減排、資源節約已經成為世界經濟發展的趨勢，以發展綠色經濟和強化節能減排為重點，加快建設資源節約型、環境友好型社會。電能作為一種廣泛使用的能源，其應用己深入到工業生產、社會和人民生活的方方面面。我國電網存在著負荷率低、功率因數變化頻繁、無功補償容量不足。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占地面積小、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。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法，以解決兩級式光伏發電系統在光照變化時光伏并網逆變器輸出有功功率的波動問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法包括:
[0005]所述光伏發電系統的光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制，具體控制步驟包括:
[0006]1)比較光伏并網逆變器輸出功率?__^和調度設定功率值P_set;
[0007]2)gP_MPPT〈P_set，光伏并網逆變器的前級boost電路工作在MPPT模式，后級三電平電路工作在電壓電流雙環穩壓模式，保證光伏并網逆變器以當前最大功率輸出；
[0008]3)gP_MPPT>P_Set，光伏并網逆變器工作有功調度模式，即光伏并網逆變器前級boost電路給后級三電平電路直流母線充電，后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在電流單環模式，保證光伏并網逆變器輸出功率恒定。
[0009]開始運行時，光伏并網逆變器運行于MPPT模式，在MPPT模式下光伏并網逆變器輸出功率值?_?哪小于調度設定功率值P_set，光伏并網逆變器工作于MPPT模式;若MPPT模式下光伏并網逆變器輸出功率P_MPPT大于調度設定功率值P_set，光伏并網逆變器切換至有功調度模式，在有功調度模式下，當檢測到前級boost電路電池板輸入電壓低于電池板MPPT電壓Udc_MPPT時，光伏并網逆變器平滑切換至MPPT模式。
[0010]本發明的有益效果:本發明的后級三電平逆變器基于現有的電壓外環、電流內環和DQ軸解耦控制方法，然后根據功率調度設定值與逆變器輸出功率值比較，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。該方法能夠實現對有功功率的精確控制，且調度過程平穩、無電流沖擊。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實施例正常MPPT運行時系統控制示意圖；
[0012]圖2為本實施例的兩級式光伏逆變器有功功率控制示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖，對本發明的技術方案作進一步詳細說明。
[0014]兩級式光伏發電系統的光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制，正常MPPT運行時前級boost電路采用MPPT跟蹤控制電池板輸入電壓，后級NPC電路(三電平電路)完成逆變，保證光伏并網逆變器輸出電池板當前最大功率，當逆變器接受到后臺下發的功率調度指令時，逆變器開始限功率運行。有功功率控制通過后級電路來實現，系統實時采樣三相交流相電壓Uab、Ubc、Uca，計算出當前調度設定功率值P_set所需要的功率調度電流指令值Id_Dispatch。
[0015]在MPPT模式下逆變器輸出功率值P_mppt小于P_set，逆變器工作于MPPT模式，以當前最大功率輸出，當逆變器工作在MPPT模式時采用圖1所示的工作模式，前級boost最大功率跟蹤PV電池板電壓，后級NPC電壓電流雙環控制模式；
[0016]若MPPT模式下P_mppt大于P_set，逆變器平滑無縫切換至有功調度模式，以調度功率輸出。當逆變器工作在調度模式時，采用圖2所示的控制策略。為了實現功率平滑、電流無沖擊調度，功率調度模式時控制前級boost給后級三電平直流母線充電，閉環保證后級NPC逆變器直流母線電壓維持在700V附近;后級三電平逆變器根據調度設定功率值P_set計算出來的電流指令值Id_Dispatch，保證后級三電平逆變器工作單電流環模式輸出的功率恒定不隨光照變化而變化；
[0017]當光照減弱時，電池的PV輸入電壓降逐漸降低，光照降低至輸出光伏電池板的最大功率低于功率調度設定值，電池板PV電壓降會下降至MPPT電壓以下，逆變器檢測到PV電壓低于電池板MPPT電壓，逆變器切換至MPPT跟蹤模式，防止后級三電平逆變器直流母線電壓被拉導致調制度不足過流失控，無法運行。
[0018]上述電壓外環、電流內環和DQ軸解耦控制方法為現有技術中較為成熟的技術，這里不再詳細闡述其控制原理，然后通過單電流環運行模式與電壓電流雙環運行模式的切換實現MPPT和調度狀態間無縫切換，且確保切換期間輸出有功功率的連貫性，達到平滑、穩定切換的目的。
【主權項】
1.一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法，其特征在于，所述光伏發電系統的光伏并網逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環和后級采用三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制，具體控制步驟包括: 1)比較光伏并網逆變器輸出功率P—mppt和調度設定功率值P_set; 2)若P—MPPT〈P_set，光伏并網逆變器的前級boost電路工作在MPPT模式，后級三電平電路工作在電壓電流雙環穩壓模式，保證光伏并網逆變器以當前最大功率輸出； 3)若P—MPPT>P_set，光伏并網逆變器工作有功調度模式，即光伏并網逆變器前級boost電路給后級三電平電路直流母線充電，后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在電流單環模式，保證光伏并網逆變器輸出功率恒定。2.根據權利要求1所述兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法，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模式下光伏并網逆變器輸出功率值P—mppt小于調度設定功率值P_set，光伏并網逆變器工作于MPPT模式;若MPPT模式下光伏并網逆變器輸出功率P—ΜΡΡΤ大于調度設定功率值P_set，光伏并網逆變器切換至有功調度模式，在有功調度模式下，當檢測到前級boost電路電池板輸入電壓低于電池板MPPT電壓Udc—mppt時，光伏并網逆變器平滑切換至MPPT模式。
【專利摘要】本發明涉及一種兩級式光伏發電系統的有功功率控制方法，逆變器前級采用boost電路MPPT電壓外環控制，后級采用三電平電路DQ軸解耦的電流內環控制，具體控制步驟包括：1)比較逆變器輸出功率P_MPPT和調度設定功率值P_set；2)若P_MPPT<P_set，逆變器的前級boost電路工作在MPPT模式，后級三電平電路工作在電壓電流雙環穩壓模式；3)若P_MPPT>P_set，逆變器工作有功調度模式，即逆變器前級boost電路給后級三電平電路直流母線充電，后級三電平電路根據調度設定功率值P_set工作在電流單環模式。該方法能夠實現對有功功率的精確控制，且調度過程平穩、無電流沖擊。
【IPC分類】G05F1/67, H02J3/38
【公開號】CN105490299
【申請號】CN201610007842
【發明人】蘆開平, 梁燕, 李建偉, 郭寅遠, 汪海濤
【申請人】許繼集團有限公司, 國家電網公司, 國網天津市電力公司, 許繼電氣股份有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月7日