一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，通過判斷光伏陣列的輸出電壓和預(yù)設(shè)范圍的關(guān)系，控制光伏陣列與并網(wǎng)逆變器連接開關(guān)的開閉，并根據(jù)光伏陣列的工況，獲取并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值和相應(yīng)的無功電流指令值，將獲取的并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值和相應(yīng)的無功電流指令值經(jīng)過相應(yīng)的變換、調(diào)節(jié)及計算，獲取控制并網(wǎng)逆變器開關(guān)通斷的PWM信號。根據(jù)光伏陣列不同的工況，實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器在僅輸出光伏陣列的有功功率、輸出光伏陣列的有功功率及交流母線側(cè)所需的部分無功功率和僅作為無功功率補償器三種不同的模式下切換運行，避免了并網(wǎng)逆變器不能滿載甚至空載的情況，從而提高了逆變器的利用率，并提高交流側(cè)電壓的穩(wěn)定性。
【專利說明】-種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為電力能源中的重要組成部 分。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，利用并網(wǎng)逆變器將光伏陣列的直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)電壓頻率 相同的交流電。光伏并網(wǎng)逆變器的額定容量與光伏組件的標稱功率相匹配，為了能將光伏 組件的標稱功率輸出至負載，在并網(wǎng)逆變器的控制器中，通常將無功電流的給定值設(shè)置為 零，即輸出電流和電壓同相位，功率因數(shù)為1。
[0003] 然而，光伏陣列是一種不穩(wěn)定的電源，其輸出功率會受到太陽光照強度和環(huán)境溫 度的影響，具有隨機性、非線性和不可控等特點，在理想天氣和環(huán)境溫度下才能達到其標稱 功率，因而并網(wǎng)逆變器實際輸出功率小于其額定容量。通常情況下，傳統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng) 中，并網(wǎng)逆變器僅輸出光伏陣列的有功功率；當光照不足時，并網(wǎng)逆變器不能滿載；當無光 照時，并網(wǎng)逆變器則空載。該嚴重的影響了并網(wǎng)逆變器的運行效率。此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)僅 向負載提供有功功率，不足部分由電網(wǎng)提供，同時電網(wǎng)還提供負載所需的無功功率，如果電 網(wǎng)提供的無功功率不足，則會引起交流母線電壓下降，反之，交流母線電壓升高。
[0004] 因而，如何改變并網(wǎng)逆變器僅輸出有功功率的單一運行模式，使其能在滿載下運 行，提高逆變器的利用率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)交流側(cè)電壓的穩(wěn)定控制，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需 要解決的技術(shù)問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是提供光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，能夠改變并網(wǎng)逆變器僅輸出有 功功率的單一運行模式，使其能在滿載下運行，提高逆變器的利用率，同時能夠?qū)崿F(xiàn)交流側(cè) 電壓的穩(wěn)定控制。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0007] -種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括：
[000引步驟1 ;實時檢測光伏陣列的輸出電壓；
[0009] 步驟2 ;判斷所述光伏陣列的輸出電壓是否處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0010] 步驟3 ;若所述光伏陣列的輸出電壓處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則閉合光伏陣列與并網(wǎng)逆 變器的連接開關(guān)；
[0011] 步驟4 ;根據(jù)光伏陣列的工況，獲取并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值；
[0012] 步驟5 ;判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值是否不小于并網(wǎng)逆變器額定電流 的預(yù)設(shè)倍數(shù)；
[0013] 步驟6 ;若所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值不小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè) 倍數(shù)，則判定并網(wǎng)逆變器無功電流指令值為零；
[0014] 步驟7巧所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè)倍 數(shù)，則對并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值與參考電壓比較所得的誤差電壓進行比例積分 調(diào)節(jié)及限幅，得到并網(wǎng)逆變器的無功電流指令值；
[0015] 步驟8 ;若所述光伏陣列的輸出電壓不處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則斷開光伏陣列與并網(wǎng) 逆變器的連接開關(guān)；
[0016] 步驟9 ;對并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓與參考直流電壓比較所得的誤差電壓進行比例 積分調(diào)節(jié)，得到并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值；
[0017] 步驟10 ;對并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值與參考電壓比較所得的誤差電壓 進行比例積分調(diào)節(jié)及限幅，得到并網(wǎng)逆變器的無功電流指令值；
[0018] 步驟11 ;將所得有功電流指令值和無功電流指令值進行油c/dq變換及雙閉環(huán)調(diào) 節(jié)，獲得d軸電壓指令值和q軸電壓指令值；
[001引步驟12 ;將所述d軸電壓指令值和q軸電壓指令值進行dq/油C變換，獲得；相口￥1 參考正弦電壓；
[0020] 步驟13 ;將所述H相PWM參考正弦電壓經(jīng)預(yù)設(shè)算法進行計算，得到控制并網(wǎng)逆變 器開關(guān)通斷的PWM信號。
[0021] 優(yōu)選的，判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值是否不小于并網(wǎng)逆變器額定電流 的預(yù)設(shè)倍數(shù)為：
[0022] 判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值是否不小于倍的并網(wǎng)逆變器額定電 流。
[0023] 優(yōu)選的，并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值的計算方法為：
[0024]
【權(quán)利要求】
1. 一種光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于，包括： 步驟1 :實時檢測光伏陣列的輸出電壓； 步驟2 :判斷所述光伏陣列的輸出電壓是否處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)； 步驟3 :若所述光伏陣列的輸出電壓處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則閉合光伏陣列與并網(wǎng)逆變器 的連接開關(guān)； 步驟4 :根據(jù)光伏陣列的工況，獲取并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值； 步驟5 :判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值是否不小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù) 設(shè)倍數(shù)； 步驟6:若所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值不小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè)倍 數(shù)，則判定并網(wǎng)逆變器無功電流指令值為零； 步驟7 :若所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)， 則對并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值與參考電壓比較所得的誤差電壓進行比例積分調(diào) 節(jié)及限幅，得到并網(wǎng)逆變器的無功電流指令值； 步驟8:若所述光伏陣列的輸出電壓不處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則斷開光伏陣列與并網(wǎng)逆變 器的連接開關(guān)； 步驟9 :對并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓與參考直流電壓比較所得的誤差電壓進行比例積分 調(diào)節(jié)，得到并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值； 步驟10 :對并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值與參考電壓比較所得的誤差電壓進行 比例積分調(diào)節(jié)及限幅，得到并網(wǎng)逆變器的無功電流指令值； 步驟11 :將所得有功電流指令值和無功電流指令值進行abc/dq變換及雙閉環(huán)調(diào)節(jié)，獲 得d軸電壓指令值和q軸電壓指令值； 步驟12 :將所述d軸電壓指令值和q軸電壓指令值進行dq/abc變換，獲得三相PWM參 考正弦電壓； 步驟13 :將所述三相PWM參考正弦電壓經(jīng)預(yù)設(shè)算法進行計算，得到控制并網(wǎng)逆變器開 關(guān)通斷的P麗信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指 令值是否不小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)為： 判斷所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令值是否不小于A倍的并網(wǎng)逆變器額定電流。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制方法，其特征在于，并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效值 的計算方法為：
其中，Us為電網(wǎng)相電壓有效值，即并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線相電壓有效值；Usa、Usb和Us。 為交流母線三相相電壓瞬時值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，若所述并網(wǎng)逆變器的有功電流指令 值小于并網(wǎng)逆變器額定電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)，則并網(wǎng)逆變器的無功電流指令限幅值的計算方法 為：
其中，< 為無功電流指令值，In為并網(wǎng)逆變器額定電流，< 為并網(wǎng)逆變器有功電流指 令值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，對并網(wǎng)逆變器交流側(cè)母線電壓有效 值與參考電壓比較所得的誤差電壓進行比例積分調(diào)節(jié)及限幅之前包括： 交流側(cè)母線電壓通過并網(wǎng)逆變器中的反并聯(lián)二極管反充電，獲得并網(wǎng)逆變器直流側(cè)預(yù) 充電電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，將所得有功電流指令值和無功電流 指令值進行abc/dq變換的具體計算方法為： 將三相abc固定坐標系變換到二相d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標系，電壓矢量的位置定位在d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標系中的d軸上,超前90電角度的位置定位α軸,變換矩陣為：
式中，Θ為綜合電壓矢量u與α軸夾角，α軸與三相abc固定坐標系中的a軸重合， 從而可得反饋電壓：
采用同樣的方法，可得反饋電流：
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述雙閉環(huán)調(diào)節(jié)為： 采用光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)反饋電流和電容反饋電流雙閉環(huán)控制，對并網(wǎng)反饋電流、電 容反饋電流以及有功電流指令和無功電流指令進行雙閉環(huán)調(diào)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項所述的控制方法，其特征在于，采用LCL型濾波器對并網(wǎng) 逆變器進行雙閉環(huán)調(diào)節(jié)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述獲取并網(wǎng)逆變器的有功電流指 令值為： 采用最大功率點跟蹤太陽能控制器控制光伏陣列的輸出功率，獲取所述太陽能控制器 給定的并網(wǎng)逆變器有功電流指令值。
【文檔編號】H02J3/38GK104467022SQ201410847990
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】鄧永艷, 陳偉, 梁洪, 龍飛躍, 努爾扎提.熱蘇里, 龔世纓 申請人:海南金盤電氣有限公司, 桂林君泰福電氣有限公司