一种光伏并网逆变器有功调度控制方法

1、(19)中民(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日CN 1037011552014.04.02A(21)申请号201310474406.9(22)申请日2013.10.11(71)申请人许继电气地址 461000 河南省许昌市许继大道 1298号申请人西安许继电力电子技术(72)发明人张海龙芦开平(74)专利机构 郑州睿信知识产权公司 41119棋有限人(51)Int.Cl.H02J 3/48 (2006.01)权利要求书1页 说明书3页附图1页(54) 发明名称一种光伏并网逆变器有功调度(57) 摘要方法本发明涉及一种光伏并网逆变器有功调度控制方法，本发明仍然基于现有的电压

2、外环、电流内环和 DQ 轴解耦方法，同时融合了功率环控制，对并网逆变器输出功率进行直接，并通过内环与直流母线电压外环的切换实现 MPPT 和调度状态间无缝切换，且确保切换期间内环 D 轴指令的连续性以及输出有功功率的连贯性，达到平滑、稳定切换的目的。CN 103701155 A权利要求书CN 103701155 A1/1 页1. 一种光伏并网逆变器有功调度方法，光伏并网逆变器采用 MPPT 电压外环和 DQ轴解耦的电流内环，其特征在于，包括如下步骤 ：1） 比较电压外环输出值 Id_PI_out 和调度值 Id_Dispatch，2） 若 Id_PI_out<Id_Dispatch，逆变

3、器工作在 MPPT 模式，内环 d 轴指令值 Id_ref 为Id_PI_out，以当前最大功率输出 ；3） 若 Id_PI_out>Id_Dispatch，逆变器工作在调度运行模式，内环 d 轴指令值 Id_ref为 Id_Dispatch，以调度功率输出。2. 根据权利要求 1 所述的一种光伏并网逆变器有功调度方法，其特征在于，开始运行时，光伏并网逆变器运行于 MPPT 模式 ；在 MPPT 模式下电压外环输出值 Id_PI_out 小于Id_Dispatch，逆变器工作于 MPPT 模式 ；若 MPPT 模式下 Id_PI_out 大于 Id_Dispatch，逆变器切换至有功调度

4、模式 ；在有功调度模式下，Id_PI_out 小于 Id_Dispatch，逆变器平滑切换至 MPPT 模式。3. 根据权利要求 1 所述的一种光伏并网逆变器有功调度方法，其特征在于，从MPPT 模式到有功调度模式或者从有功调度模式到 MPPT 模式，Id_ref 是以设定的调度速率为斜率值从 Id_PI_out 变化至 Id_Dispatch 或者从 Id_Dispatch 变化至 Id_PI_out。22说明书CN 103701155 A1/3 页一种光伏并网逆变器有功调度方法技术领域0001本发明涉及一种光伏并网逆变器有功调度方法。背景技术0002 由于光伏发电具备间歇性、随机性、波动性

5、等特征，光伏电站尤其是接入电力系统的大中型集中式光伏电站，将给电网的运行带来诸多不利影响。为保证电网的频率稳定，光伏电站需具备根据电力调度机构指令调节其输出有功功率的能力。0003光伏并网逆变器是光伏电站的功率单元，因此，必须要求光伏逆变器具备有功功率调度功能，且调度响应过程应平滑稳定，调度速率灵活可调，输出功率应满足调度精度要求。MPPT（最大功率点跟踪）是一种光伏并网逆变器常用的方法。光伏并网逆变器包括电压外环和电流内环，内环以逆变器输出电流为对象，采环 DQ 轴解耦；外环通过 MPPT 算法给出内环的电流给定。例如，光伏并网逆变器有功调度可以采用电池板电压制方法的方案，从而实现利用电池板

6、的 PV 特性间接电池板的输出功率，但电压控精度受到 MPPT 跟踪步长制约，需在响应速度和精度间权衡，另外，由于环境条件的变化，电池板 PV 曲线并非固定不变，将导致调度可能无法达到稳态，造成输出功率的波动。发0004本发明的目的是提供一种光伏并网逆变器有功调度突变造成的功率波动问题。0005为实现上述目的，本发明的方案是 ：方法，用以解决环境条件0006一种光伏并网逆变器有功调度方法，光伏并网逆变器采用 MPPT 电压外环和DQ 轴解耦的电流内环，包括如下步骤 ：00071）比较电压外环输出值 Id_PI_out 和调度值 Id_Dispatch，00082）若 Id_PI_out<

7、Id_Dispatch，逆变器工作在 MPPT 模式，内环 d 轴指令值 Id_ref为 Id_PI_out，以当前最大功率输出 ；00093）若 Id_PI_out>Id_Dispatch，逆变器工作在调度运行模式，内环 d 轴指令值 Id_ ref 为 Id_Dispatch，以调度功率输出。0010根据权利要求 1 所述的一种光伏并网逆变器有功调度方法，开始运行时，光伏并网逆变器运行于 MPPT 模式 ；在 MPPT 模式下电压外环输出值 Id_PI_out 小于 Id_ Dispatch，逆变器工作于 MPPT 模式 ；若 MPPT 模式下 Id_PI_out 大于 Id_Dis

8、patch，逆变器切换至有功调度模式 ；在有功调度模式下，Id_PI_out 小于 Id_Dispatch，逆变器平滑切换至 MPPT 模式。0011从 MPPT 模式到有功调度模式或者从有功调度模式到 MPPT 模式，Id_ref 是以设定的调度速率为斜率值从Id_PI_out 变化至Id_Dispatch 或者从Id_Dispatch 变化至Id_PI_out。33说明书CN 103701155 A2/3 页本发明仍然基于现有的电压外环、电流内环和 DQ 轴解耦方法，同时融合了功0012率环，对并网逆变器输出功率进行直接，并通过内环与直流母线电压外环的切换实现 MPPT 和调度状态间无缝切

9、换，且确保切换期间内环 D 轴指令的连续性以及输出有功功率的连贯性，达到平滑、稳定切换的目的。附图说明0013图 1 是现有技术的并网光伏逆变器并网电路以及结构图 ；0014图 2 是本发明的光伏逆变器并网电路以及结构图。具体实施方式0015下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。0016光伏并网逆变器的主电路如图 1 上半部分所示，通常，光伏并网逆变器采用电压外环、电流内环的双闭环制对象，外环采用 MPPT结构，电压外环的 MPPT，电流内环采环 DQ 轴解耦，以其输出电流为内环控，外环输出为内环的给定输入。图 1 下半部分给出了一种双环涉及直流母线电压和输出功率等，用于生产参考电压，经PI

10、 调节器输出为电流内环参考电流。逆变器采用三相半桥拓扑，通过采样三相电流、三相电网电压、直流电压、直流电流 ；三相并网电流通过 DQ 解耦，实现有功电流与无功电流的；光伏并网逆变器可通过直流母线电压来电池板的输出功率，MPPT 运行时， 稳态下逆变器将直流电压在最大功率点对应电压，实现最大功率输出，电压外环输出 Id_PI_out 作为电流内环指令值（即内环电流 d 轴指令值）。0017如图 2 所示是本发明的结构，与现有技术区别在于，加入了功率调度，形成了一种融合“功率环 + 电流环”的光伏并网逆变器有功调度方法 ：若 MPPT 模式下电压外环输出值 Id_PI_out 小于调度值 Id_D

11、ispatch，电流内环目标值 Id_ref 等于 Id_PI_out，逆变器工作于 MPPT 模式，以当前最大功率输出 ；若 MPPT 模式下 Id_PI_out 大于 Id_Dispatch，Id_ref 从 Id_PI_out 转换为 Id_Dispatch，电压外环饱和功调度模式，以调度功率输出。，逆变器切换至有0018 具体来说，开始运行时，光伏并网逆变器运行于 MPPT 模式，上位机通过遥调指令下发有功功率调度指令及调度速率 ；逆变器根据有功功率调度指令实时计算生成调度值Id_Dispatch，调度功率不受电网电压波动影响。关于逆变器如果根据调度值生产相应的内环电流指令属于现有技术

12、，在此不再详细展开。0019 在 MPPT 模式下电压外环输出值 Id_PI_out 小于 Id_Dispatch，电流内环目标值 Id_ref 等于 Id_PI_out，逆变器工作于 MPPT 模式，以当前最大功率输出 ；0020 若 MPPT 模式下 Id_PI_out 大于 Id_Dispatch，Id_ref 从 Id_PI_out 变化至 Id_Dispatch，电压外环饱和受外环影响。，逆变器平滑无缝切换至有功调度模式，以调度功率输出，不0021在有功调度模式下，若辐照度下降或调度指令值增大导致电池板输出功率不满足调度需求，即 Id_PI_out 小于 Id_Dispatch，电压

13、外环退饱和，电流内环目标值 Id_ref 等于Id_PI_out，逆变器平滑无缝切换至 MPPT 模式，以当前最大功率输出。调度时，仅需将 Id_Dispatch 还原至默认，逆变器按上段描述的过程自动无002244说明书CN 103701155 A3/3 页缝切换至 MPPT 模式，平滑调度状态。0023在以上步骤中，从 MPPT 模式到有功调度模式或者从有功调度模式到 MPPT 模式，Id_ref 是以设定的调度速率为斜率值从 Id_PI_out 变化至 Id_Dispatch 或者从 Id_ Dispatch 变化至 Id_PI_out。0024调度有两种情况，其一是人为，将调度功率设为默认值（逆变器标称最大输出功率），Id_D