一種應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域。更具體地，涉及應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功 率控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏并網(wǎng)變流器的研制和控制方法的優(yōu)化成為近年來光伏發(fā)電領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)， 其控制方法的升級尤其得到關(guān)注。目前光伏并網(wǎng)變流器在無功功率控制方法上多采用根據(jù) 無功功率指令或功率因數(shù)指令計(jì)算無功電流指令，通過坐標(biāo)變換的方式，在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 系下采用雙閉環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)對無功功率的控制這種方法。這種方法一方面由于電壓不平 衡，所以電網(wǎng)電壓中會存在負(fù)序電壓分量，同時由于負(fù)序電壓分量的存在，會導(dǎo)致電網(wǎng)電流 不平衡，不平衡的電流會導(dǎo)致電網(wǎng)電流中存在負(fù)序電流分量，負(fù)序電流和負(fù)序電壓會產(chǎn)生 無功功率，導(dǎo)致有功功率、無功功率與電壓、電流不能完全解耦，使得計(jì)算的無功電流指令 存在偏差；另一方面由于目前光伏并網(wǎng)變流器多采用LCL或LC的硬件濾波方式，其中電容 上的容性無功功率也會對變流器整機(jī)輸出的無功功率造成影響，所以目前傳統(tǒng)的無功功率 調(diào)度方法，在接受上級電網(wǎng)調(diào)度部門指令后實(shí)際輸出的無功功率會偏離電網(wǎng)調(diào)度部門的要 求，對電網(wǎng)運(yùn)行造成影響。這對于光伏并網(wǎng)變流器的推廣是不利的。
[0003] 因此，需要提供一種應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率控制方法，解決光 伏并網(wǎng)變流器現(xiàn)有控制方法中對無功功率控制不準(zhǔn)確的問題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率控制方法，該方法包括步驟：
[0007] S1、采集光伏并網(wǎng)變流器輸出端的三相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓和交流電流；
[0008] S2、通過坐標(biāo)變換將三相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓和交流電流轉(zhuǎn)換成雙同步旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下的電壓和電流的正、負(fù)序分量；
[0009] S3、根據(jù)電壓和電流的正、負(fù)序分量，基于光伏并網(wǎng)變流器控制模型計(jì)算無功電流 指令；
[0010] S5、根據(jù)無功電流指令閉環(huán)控制光伏并網(wǎng)變流器的功率因數(shù)。
[0011] 優(yōu)選地，步驟S3之后且步驟S5之前還包括步驟：
[0012] S4、對無功電流指令進(jìn)行濾波電容的容性無功功率補(bǔ)償。
[0013] 優(yōu)選地，步驟S2中雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓和電流的正、負(fù)序分量包括：正序 有功電壓矢量巧、正序無功電壓矢量i/(f、負(fù)序有功電壓矢量R;、負(fù)序無功電壓矢量和 電流矢量：正序有功電流矢量、正序無功電流矢量f、負(fù)序無功電流矢量S、負(fù)序無功電 流矢量。
[0014] 優(yōu)選地，步驟S3的具體過程為：將上級電網(wǎng)調(diào)度部門下發(fā)的有功功率指令和無功 功率指令作為的控制目標(biāo)，根據(jù)電壓和電流的正、負(fù)序分量，基于體現(xiàn)光伏并網(wǎng)變流器的有 功功率、無功功率、電壓以及電流解耦后的關(guān)系的光伏并網(wǎng)變流器控制模型，計(jì)算無功電流 指令，計(jì)算公式如下：
[0016] 公式中，€、^分別為在有功軸、無功軸的正序電流期望值；C、4分別為在 有功軸、無功軸的正序電動勢；Pg。、Qg。分別為有功功率、無功功率的平均值。
[0017] 優(yōu)選地，步驟S4的具體過程為：
[0018] 通過檢測網(wǎng)側(cè)電壓和電容容值計(jì)算濾波電容的容性無功功率，將所述濾波電容的 容性無功功率加入到步驟S3中計(jì)算無功電流指令過程中的無功功率的平均值中進(jìn)行修 正，重新計(jì)算無功電流指令。
[0019] 優(yōu)選地，步驟S5中的閉環(huán)控制策略為：
[0020] 對光伏并網(wǎng)變流器的輸出端的正序有功功率采用雙閉環(huán)控制策略，外環(huán)控制直流 電壓，將最大功率點(diǎn)跟蹤功能追蹤到的電壓作為指令進(jìn)行直流電壓控制，內(nèi)環(huán)控制有功電 流，將電壓環(huán)輸出作為指令進(jìn)行控制；
[0021] 對光伏并網(wǎng)變流器的輸出端的正序無功功率采用單閉環(huán)控制策略，利用無功電流 指令作為給定值控制光伏并網(wǎng)變流器的功率因數(shù)，進(jìn)而控制光伏并網(wǎng)變流器的無功功率輸 出；
[0022] 對光伏并網(wǎng)變流器的輸出端的負(fù)序有功軸和負(fù)序無功軸功率均采用單閉環(huán)控制 策略，將零作為兩個控制環(huán)的指令，進(jìn)而將負(fù)序電流控制為零，確保無負(fù)序電流輸出
[0023] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0024] 本發(fā)明所述技術(shù)方案消除了光伏并網(wǎng)變流器中負(fù)序電流分量和電容的容性無功 功率對變流器輸出的無功功率的影響，實(shí)現(xiàn)了無功功率的精確控制，滿足上級電網(wǎng)調(diào)度部 門要求。
【附圖說明】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026] 圖1示出用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率調(diào)度方法流程圖。
[0027] 圖2示出用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率調(diào)度方法控制框圖。
[0028] 圖3示出3相靜止坐標(biāo)系和雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說 明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具 體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030] 如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供的應(yīng)用于光伏并網(wǎng)變流器的無功功率調(diào)度方法， 通過對電網(wǎng)電壓和電流的正負(fù)序分解，得到負(fù)序電壓和電流分量，由于電壓是電網(wǎng)自身的， 很難對其進(jìn)行控制，所以為了消除由于負(fù)序電流分量和負(fù)序電壓分量一起產(chǎn)生的無功功 率，需要控制負(fù)序電流分量為零，就能消除這一部分無功功率的影響；其次需要根據(jù)電網(wǎng)調(diào) 度部門的功率指令利用轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系以解耦后的光伏變流器有功功率、無功功率、電壓以及 電流完全解親后的關(guān)系式計(jì)算無功電流指令；最后在無功電流指令的基礎(chǔ)上補(bǔ)償濾波電容 上的容性無功功率得到最終的無功電流指令，作為閉環(huán)控制的電流指令進(jìn)行控制，該方法 具體包括如下步驟：
[0031] S1、采集光伏并網(wǎng)變流器輸出端的三相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓和交流電流；
[0032] S2、通過坐標(biāo)變換將三相靜止坐標(biāo)系下的交流電壓和交流電流轉(zhuǎn)換成雙同步旋轉(zhuǎn) 坐標(biāo)系下的電壓和電流的正、負(fù)序分量；
[0033] S3、根據(jù)電壓和電流的正、負(fù)序分量，基于光伏并網(wǎng)變流器控制模型計(jì)算無功電流 指令；
[0034] S5、根據(jù)無功電流指令閉環(huán)控制光伏并網(wǎng)變流器的功率因數(shù)。
[0035] 為了得到更精確的無功電流指令，在步驟S3之后且步驟S5之前還包括步驟：
[0036] S4、對無功電流指令進(jìn)行濾波電容的容性無功功率補(bǔ)償。
[0037] 其中
[0038] 步驟S2中雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓和電流的正、負(fù)序分量，包括：正序有功電 壓矢量奶、正序無功電壓矢量巧、負(fù)序有功電壓矢量％、負(fù)序無功電壓矢量％和電流 矢量：正序有功電流矢量C、正序無功電流矢量I、負(fù)序無功電流矢量K、負(fù)序無功電流 矢量
[0039] 步驟S3中的光伏并網(wǎng)變流器控制模型，即光伏并網(wǎng)變流器的有功功率、無功