一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法通過在逆變器與外部電網(wǎng)之間加載并聯(lián)開關(guān)的電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置，以光伏逆變器的直流側(cè)和交流側(cè)為測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)、直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)、有功控制試驗(yàn)、無功控制試驗(yàn)并；監(jiān)測(cè)記錄每一個(gè)試驗(yàn)中光伏逆變器兩端電壓、電流的值。針對(duì)當(dāng)前光伏發(fā)電系統(tǒng)尚未對(duì)外開放控制系統(tǒng)的測(cè)試接口，基于所提出的外特性測(cè)試的試驗(yàn)方案，易于快速獲得有效的光伏逆變器的外特性數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)和模型驗(yàn)證工作，以獲得光伏逆變器的準(zhǔn)確模型。
【專利說明】一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，屬于太陽能光伏【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境污染和能源短缺問題的日趨嚴(yán)重，尋找一種儲(chǔ)備大、無污染的新能源已經(jīng)引起研究人員的重視。太陽能作為當(dāng)今理想的新型能源之一，正得到廣泛的應(yīng)用。近年來，我國并網(wǎng)太陽能發(fā)電呈現(xiàn)跨越式發(fā)展，截止2013年底，我國并網(wǎng)光伏發(fā)電裝機(jī)容量已近1500萬千萬。然而，光伏大規(guī)模開發(fā)接入系統(tǒng)的區(qū)域正是電網(wǎng)末端、遠(yuǎn)離負(fù)荷的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱區(qū)域，且光伏發(fā)電本身所持有的季節(jié)、晝夜的功率輸出波動(dòng)性。隨著接入規(guī)模的不斷增加，光伏電站接入電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、兩者間的交互影響受到廣泛關(guān)注。
[0003]光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)的核心元件，對(duì)于整個(gè)光伏電站接入電力系統(tǒng)的暫態(tài)特性具有舉足輕重的作用。光伏逆變器控制器主要由有功、無功解耦控制器，MPPT控制器、并網(wǎng)波形控制器和并網(wǎng)保護(hù)控制器等組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)需要擁有低電壓穿越能力的要求，主要通過改進(jìn)逆變器自身控制策略，協(xié)調(diào)光伏逆變器發(fā)出的有功、無功電流應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障。為防止逆變器繼續(xù)向與大電網(wǎng)斷開的配網(wǎng)供電，在一些特殊的情況下形成孤島效應(yīng)從而帶來諸多不利影響，還需加裝防孤島保護(hù)裝置或基于逆變器內(nèi)部和外部的檢測(cè)方法以減少孤島效應(yīng)的影響。
[0004]隨著并網(wǎng)光伏發(fā)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，研究適用于接入系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算的光伏逆變器控制器模型得到學(xué)術(shù)界的廣泛重視。其主要包括有功/直流側(cè)控制和無功/交流側(cè)控制，有功控制跟蹤光伏方陣最大功率點(diǎn)電壓，無功控制采用恒功率控制策略。目前的研究主要集中于這些光伏逆變器控制器的理論建模技術(shù)研究，鮮有涉及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的模型參數(shù)測(cè)試技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，得到用于辨識(shí)光伏逆變器控制器模型的測(cè)試參數(shù)。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]1、一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，包括以下步驟:
[0008]I)在實(shí)驗(yàn)室或電站現(xiàn)場(chǎng)搭建光伏逆變器控制器外特性測(cè)試平臺(tái)；所述測(cè)試平臺(tái)包括:開關(guān)K、待測(cè)光伏逆變器和電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述待測(cè)光伏逆變器的直流側(cè)輸入端連接可控直流電源或光伏方陣；所述待測(cè)光伏逆變器的交流側(cè)輸出端連接電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的一端；所述電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的另一端連接外部電網(wǎng)；所述開關(guān)K并聯(lián)在電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置兩端；
[0009]2)保持待測(cè)光伏逆變器正常運(yùn)行，分別進(jìn)行交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)、直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)、有功控制試驗(yàn)、無功控制試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)并記錄每一次試驗(yàn)中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)兩端電壓、電流值，得到所需待測(cè)光伏逆變器控制器外特性數(shù)據(jù)；
[0010]所述交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)包括以下步驟:保持待測(cè)光伏逆變器正常運(yùn)行，
[0011]Ia)、設(shè)置輸出有功功率P彡0.7Pn，容性無功功率Q。彡0.5Qmax，其中:Pn為待測(cè)光伏逆變器額定功率，Qmax為待測(cè)光伏逆變器最大輸出無功功率；
[0012]2a)、斷開開關(guān)K，改變待測(cè)光伏逆變器交流側(cè)電壓，并且當(dāng)待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行2s后，恢復(fù)待測(cè)光伏逆變器交流側(cè)電壓為交流側(cè)額定電壓；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0013]3a)、設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，感性無功功率彡0.5Qmax，重復(fù)步驟2a);監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0014]4a)、設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，無功功率Qc ( 0.1Qmax且Ql < 0.1Qmax,重復(fù)步驟2a);監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0015]5a)、設(shè)定輸出有功功率0.1PnS P彡0.3Pn，無功功率QcS 0.1Qmax且Ql彡0.1Qmax,重復(fù)步驟2a);監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0016]所述直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)包括以下步驟:設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn ；
[0017]lb)、閉合開關(guān)K，初始時(shí)，設(shè)定可控直流電源模擬光伏方陣1-V特性曲線，且該曲線的最大功率點(diǎn)電壓為lp.U.，待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行后；將曲線切換為最大功率點(diǎn)電壓為0.8p.u.的光伏方陣1-V特性曲線，待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行持續(xù)2s后，再將切換回初始的光伏方陣1-V特性曲線；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0018]2b)、設(shè)定輸出有功功率為0.1Pn ^ P ^ 0.3Pn，重復(fù)步驟Ib)；
[0019]所述有功控制試驗(yàn)步驟為:閉合開關(guān)K，設(shè)定待測(cè)光伏逆變器輸出無功功率Qc ( 0.1Qmax且％ < 0.1Qmax,改變待測(cè)光伏逆變器有功功率參考值，記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0020]所述無功控制試驗(yàn)步驟為:閉合開關(guān)K，設(shè)定待測(cè)光伏逆變器輸出有功功率P =
0.5Pn，改變待測(cè)光伏逆變器無功功率參考值，記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0021]3)根據(jù)步驟2)得到的待測(cè)光伏逆變器控制器外特性數(shù)據(jù)通過參數(shù)辨識(shí)法得到光伏逆變器控制器模型。
[0022]有益效果:本發(fā)明提供的一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，以交直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)和有功、無功控制試驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過外界因素的改變，監(jiān)測(cè)光伏逆變器輸入輸出的電壓、電流的特性數(shù)據(jù)，用以辨識(shí)光伏逆變器中的參數(shù)，根據(jù)辨識(shí)方法可以得到最終的光伏逆變器控制器模型。針對(duì)當(dāng)前光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)外控制系統(tǒng)測(cè)試接口缺失問題具有重要意義。本發(fā)明專利實(shí)施裝置簡(jiǎn)單實(shí)用，在試驗(yàn)中搭建的測(cè)試平臺(tái)準(zhǔn)確可靠，可實(shí)現(xiàn)性高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為光伏逆變器控制器模型；
[0024]圖2為光伏逆變器控制器模型參數(shù)測(cè)試示意圖；
[0025]圖3為有功功率控制指令曲線；
[0026]圖4為無功功率控制指令曲線；
[0027]圖5為光伏逆變器控制器外特性數(shù)據(jù)測(cè)試方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0029]如圖1所示為一種光伏逆變器控制模型；光伏逆變器控制器實(shí)現(xiàn)光伏逆變器并網(wǎng)電流控制的各個(gè)環(huán)節(jié)。光伏逆變器接收光伏電站AGC下達(dá)的有功功率控制指令POTd，通過與最大功率跟蹤控制得到的光伏方陣Pm相比較，獲取逆變器有功功率參考值PMf，通過PI調(diào)節(jié)器得到光伏逆變器輸出電流的有功分量Iptjut光伏逆變器控制模型需要獲取的參數(shù)包括有功功率控制指令等效延時(shí)Tp、最大功率跟蹤控制等效延時(shí)Tmpp、有功功率PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp和有功功率積分時(shí)間常數(shù)tp。同樣的理論可以用于逆變器無功控制過程，需要獲取的參數(shù)包括無功功率控制指令等效延時(shí)T,、無功功率PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)k,和無功功率積分時(shí)間常數(shù)t,。
[0030]光伏逆變器控制器模型參數(shù)測(cè)試平臺(tái)如圖2所示，光伏逆變器直流側(cè)輸入采用光伏方陣或可控直流電源或光伏方陣，光伏逆變器交流側(cè)與電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置連接，且電網(wǎng)擾動(dòng)裝置并聯(lián)有開光K，測(cè)試過程可以在實(shí)驗(yàn)室或電站現(xiàn)場(chǎng)完成。
[0031]具體實(shí)施例為:本發(fā)明中直流側(cè)輸入端采用可控直流電源。
[0032]光伏逆變器控制器參數(shù)測(cè)試的試驗(yàn)方法測(cè)試步驟為:
[0033](I)交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)
[0034]11)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，容性無功功率Qc ^ 0.5Qmax ；
[0035]12)斷開開關(guān)K，光伏逆變器交流側(cè)額定電壓實(shí)際為0.98?1.02p.U.，將光伏逆變器交流側(cè)電壓調(diào)節(jié)為0.90?0.93p.u.，在光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行后2s，將光伏逆變器交流側(cè)電壓調(diào)節(jié)回額定電壓；在光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行2s后記錄試驗(yàn)過程中直流側(cè)、交流側(cè)的電壓電流值；
[0036]13)重復(fù)步驟12)，其中將光伏逆變器交流側(cè)電壓分別調(diào)節(jié)為0.95?0.98p.u.，
1.02?1.05p.u., 1.07?1.1Op.u.,并分別記錄下試驗(yàn)過程中直流側(cè)、交流側(cè)的電壓電流值；
[0037]14)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，感性無功功率Ql彡0.5Qmax，重復(fù)試驗(yàn)步驟12)和13)；
[0038]15)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，設(shè)定輸出有功功率P ^ 0.7Pn，無功功率Qc ( 0.1Qmax且Ql彡0.1Qmax,重復(fù)試驗(yàn)步驟12)和13)；
[0039]16)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，設(shè)定輸出有功功率0.1Pn ^ P ^ 0.3Pn，無功功率Qc ( 0.1Qmax 且 Ql 彡 0.1Qmax,重復(fù)步驟 12)和 13)。
[0040](2)直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)
[0041]21)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn ；
[0042]22)閉合開關(guān)K，初始時(shí)，設(shè)定可控直流電源模擬光伏方陣1-V特性曲線，且該曲線的最大功率點(diǎn)電壓為lp.U.，選取光伏逆變器最佳MPPT工作點(diǎn)直流電壓為基值；待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行后；將曲線切換為最大功率點(diǎn)電壓為0.Sp.u.的光伏方陣1-V特性曲線，待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行持續(xù)2s后，再將切換回初始的光伏方陣1-V特性曲線；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；
[0043]23)重復(fù)步驟22)，分別切換可控直流電源的I_V特性曲線至最大功率點(diǎn)電壓為0.85p.u., 0.90p.u., 0.95p.u.，1.05p.u.的 1-V 特性曲線；
[0044]24)保持光伏逆變器正常運(yùn)行，重新設(shè)定輸出有功功率0.1Pn ^ P ^ 0.3Pn，重復(fù)步驟 22)-23)。
[0045](3)有功控制試驗(yàn)
[0046]閉合開關(guān)K，設(shè)定光伏逆變器輸出無功功率Qc( 0.1Qmax且W彡0.1Qmax,按照附圖3人為設(shè)定曲線改變光伏逆變器有功功率參考值，記錄整個(gè)試驗(yàn)過程中直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值。
[0047](4)無功控制試驗(yàn)
[0048]閉合開關(guān)K，設(shè)定光伏逆變器輸出有功功率P = 0.5Pn，按照附圖4人為設(shè)定曲線改變逆變器無功功率參考值，記錄試驗(yàn)過程中直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值。
[0049]結(jié)合上述光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法所測(cè)得電壓、電流值數(shù)據(jù)，利用參數(shù)辨識(shí)方法對(duì)光伏逆變器控制器模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。利用(I)交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)有功功率PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)kp和有功功率積分時(shí)間常數(shù)tp、無功功率PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)k,和無功功率積分時(shí)間常數(shù)tq;利用(2)直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)光伏逆變器最大功率跟蹤控制等效延時(shí)Tmpp ;利用(3)有功控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)有功功率控制指令等效延時(shí)Tp ;利用(4)無功試驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)無功功率控制指令等效延時(shí)T,。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏逆變器控制器外特性測(cè)試的試驗(yàn)方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)在實(shí)驗(yàn)室或電站現(xiàn)場(chǎng)搭建光伏逆變器控制器外特性測(cè)試平臺(tái)；所述測(cè)試平臺(tái)包括:開關(guān)K、待測(cè)光伏逆變器和電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置；所述待測(cè)光伏逆變器的直流側(cè)輸入端連接可控直流電源或光伏方陣；所述待測(cè)光伏逆變器的交流側(cè)輸出端連接電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的一端；所述電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的另一端連接外部電網(wǎng)；所述開關(guān)K并聯(lián)在電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置兩端； 2)保持待測(cè)光伏逆變器正常運(yùn)行，分別進(jìn)行交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)、直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)、有功控制試驗(yàn)、無功控制試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)并記錄每一次試驗(yàn)中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)兩端電壓、電流值，得到所需待測(cè)光伏逆變器控制器外特性數(shù)據(jù)； 所述交流側(cè)小擾動(dòng)試驗(yàn)包括以下步驟:保持待測(cè)光伏逆變器正常運(yùn)行，la)、設(shè)置輸出有功功率P彡0.7Pn，容性無功功率Q。彡0.5Qmax，其中:Pn為待測(cè)光伏逆變器額定功率，Qmax為待測(cè)光伏逆變器最大輸出無功功率； 2a)、斷開開關(guān)K，改變待測(cè)光伏逆變器交流側(cè)電壓，并且當(dāng)待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行2s后，恢復(fù)待測(cè)光伏逆變器交流側(cè)電壓為交流側(cè)額定電壓；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 3a)、設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，感性無功功率彡0.5Qmax，重復(fù)步驟2a);監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 4a)、設(shè)定輸出有功功率P彡0.7Pn，無功功率QcS 0.1Qmax且Ql彡0.1Qmax，重復(fù)步驟2a)；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 5a)、設(shè)定輸出有功功率0.1Pn ^ P ^ 0.3Pn，無功功率Qc ( 0.1Qmax且Ql < 0.1Qmax,重復(fù)步驟2a);監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值；所述直流側(cè)擾動(dòng)試驗(yàn)包括以下步驟:設(shè)定輸出有功功率P > 0.7Pn ；lb)、閉合開關(guān)K，初始時(shí)，可控直流電源模擬光伏方陣1-V特性曲線，且該曲線的最大功率點(diǎn)電壓為lp.u.，待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行后；將曲線切換為最大功率點(diǎn)電壓為0.8p.u.的光伏方陣1-V特性曲線，待測(cè)光伏逆變器穩(wěn)定運(yùn)行持續(xù)2s后，再將切換回初始的光伏方陣1-V特性曲線；監(jiān)測(cè)并記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 2b)、設(shè)定輸出有功功率為0.1Pn ^ P ^ 0.3Pn，重復(fù)步驟Ib)； 所述有功控制試驗(yàn)步驟為:閉合開關(guān)K，設(shè)定待測(cè)光伏逆變器輸出無功功率Qc ( 0.1Qmax且％ < 0.1Qmax,改變待測(cè)光伏逆變器有功功率參考值，記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 所述無功控制試驗(yàn)步驟為:閉合開關(guān)K，設(shè)定待測(cè)光伏逆變器輸出有功功率P = 0.5Pn，改變待測(cè)光伏逆變器無功功率參考值，記錄試驗(yàn)過程中待測(cè)光伏逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的電壓、電流的值； 3)根據(jù)步驟2)得到的待測(cè)光伏逆變器控制器外特性數(shù)據(jù)通過參數(shù)辨識(shí)法得到光伏逆變器控制器模型。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104333326SQ201410665806
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】高丙團(tuán), 葉飛, 湯奕 申請(qǐng)人:東南大學(xué)