计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压频率调整方法技术

本发明专利技术公开了一种计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压频率调整方法，包括以下步骤，得到光伏电池在最大功率运行模式下的参考电压Vmpp；得到的光伏电池输出直流电压Vdc；经Vdc直流电压调频得到频率调节量Δω；计算出光伏逆变器的输出有功功率的平均值P和无功功率的平均值Q；计算自适应下垂控制的下垂系数；经考虑线路阻抗因素的自适应下垂控制后，得到光伏逆变器交流侧输出的参考电压幅值U*和参考角频率ω′；得到频率调节后的参考角频率ω*；计算光伏逆变器PWM驱动电路的输入信号Uref。本发明专利技术既能保证分布式光伏最大功率输出，同时考虑线路阻抗的影响，当负荷或环境变化时，又能通过在光伏逆变器间精确分配有功和无功功率，达到提高分布式光伏的供电可靠性目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于主 动配电网中光伏发电控制

技术介绍
太阳能作为一种清洁的新能源，在追求低碳社会的今天，越来越受到世界各国的 重视，成为解决环境问题、能源危机和发展智能电网技术的有效手段之一。分布式光伏接入 主动配电网是太阳能发电应用的主要形式。并网逆变器作为光伏发电与电网接口的重要设 备，其控制技术也是研究热点和难点之一。 由于分布式光伏发电的输出功率受光照强度、温度和负载的影响而具有随机性、 波动性、间歇性等特点，为提高光电转换效率和光伏发电的输出电压的稳定，保证光伏逆变 器输入侧的正常运行，在主动配电网中应尽量保持光伏电池在最大功率跟踪模式下运行。 同时，由于分布式光伏惯性较小，和其他微电源有所不同，存储在直流母线上的有限的能量 是分布式光伏发电仅有的惯性，因此当负载和周围环境急剧变化时分布式光伏电源侧的直 流母线更容易崩溃。其次，负载瞬态变化会引起直流母线电压Vd。的波动，导致直流母线电 压偏离它的最大功率点（MPP)，这表明分布式光伏电源侧直流母线电压Vd。不再是一个固定 值。当直流母线电压波动变化时可能会导致光伏逆变器的交流母线电压的变化，从而导致 系统运行的不稳定。 同时，分布式光伏接入配电网时，不仅可以提供有功功率，还可以提供无功功率， 并且分布式光伏电源应具备根据并网点电压水平调节有功和无功输出，从而参与配电网的 电压和频率调节。功率因数在一定范围内能够连续可调的分布式光伏电源并网运行时，可 以提高配电网无功补偿能力，并可改善配电线路的电压质量。而下垂控制广泛应用在无互 联线的UPS并联系统中，通过模拟同步发电机组的外特性，根据光伏逆变器输出电压的幅 值和相角，实现功率在逆变器间的合理分配，提高并网点电压水平。但是传统下垂控制受线 路阻抗和负荷波动的影响较大，在实际应用中常常无法实现功率的合理分配。 综上所述，在分布式光伏接入配电网时需要一种计及光伏最大功率跟踪的主动配 电网电压频率调整方法，在保证光伏最大功率跟踪的同时考虑线路阻抗的影响，通过自适 应功率下垂控制方法实现功率的合理分配，提高分布式光伏的供电可靠性。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中提到现有传统下垂控制的不足，以及分布式光伏接入主动配 电网时直流电压稳定性问题，本专利技术提供了一种计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压 频率调整方法。 为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是： ，包括以下步骤， 步骤一，根据分布式光伏最大功率跟踪算法得到光伏电池在最大功率运行模式下 的参考电压v_; 步骤二，根据测量单元得到的光伏电池输出直流电压vd。； 步骤三，将乂_和V d。进行比较，判断直流电压是否稳定，经V d。直流电压调频得到 频率调节量Δ ω ; 步骤四，根据测量单元得到光伏逆变器交流侧输出电压uab。和输出电流i ab。，计算 出光伏逆变器的输出有功功率的平均值P和无功功率的平均值Q ; 步骤五，将P和Q分别与光伏逆变器的额定有功功率Pn和额定无功功率Q n比较， 计算自适应下垂控制的下垂系数； 步骤六，根据下垂系数，经考虑线路阻抗因素的自适应下垂控制后，得到光伏逆变 器交流侧输出的参考电压幅值If和参考角频率ω'; 步骤七，将Δ ω与ω '相加，得到频率调节后的参考角频率ω、 步骤八，根据If和ω %计算光伏逆变器PffM驱动电路的输入信号Uraf。 Vd。直流电压调频的过程为，通过一个具有防止积分饱和现象PID控制器，比较V_ 和￥,。，确定频率调节量4?的大小；若￥&多￥_时，￥,。稳定，￥,。直流电压调频环节输出的 Δ ω = 〇;当V&<V_时，Vd。不稳定，负荷的突增会引起Vd。下降，Vd。的下降降低了光伏逆 变器的输出功率，进一步降低V&，Vd。直流电压调频环节输出的△ ω为负值。 计算自适应下垂控制的下垂系数公式为， 其中， m为有功一角频率下垂系数； η为无功一电压下垂系数； 1?初始额定有功一角频率下垂系数； 叫初始额定无功一电压下垂系数； α为正数，为有功一角频率下垂系数步长因子； β为正数，为无功一电压下垂系数步长因子。 考虑线路阻抗因素的自适应下垂控制的过程为， Α1)传统的下垂控制策略模拟高压大电网同步发电机接口特性，采用大电网的高 压输电线来分析，忽略线路电阻； 表不为， 其中， U为光伏逆变器出口处电压有效值； δ为光伏逆变器出口处电压相角； Ε为并网点处电压有效值，设并网点处电压相角为0 ; AU为光伏逆变器出口处电压有效值与并网点处电压有效值的差值； R+jX为光伏逆变器所连线路综合阻抗； A2)根据线路潮流公式，简化光伏逆变器出口潮流与线路阻抗的关系； 简化后的公式为， A3)比较步骤A1和步骤A2可知，考虑线路阻抗因素的自适应下垂控制表示为，其中，为线路阻感比 ωη为叫频率额定值； 仏为电压额定值。 本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术既能保证分布式光伏最大功率输出，同时考 虑线路阻抗的影响，当负荷或环境变化时，又能通过在光伏逆变器间精确分配有功和无功 功率，达到提高分布式光伏的供电可靠性目的；2、本专利技术简捷易于实现，对主动配电网运行 工况适应性强，便于实际工程应用。【附图说明】 图1为本专利技术的流程图。 图2为本专利技术Vd。直流电压调频的控制原理图。 图3为自适应下垂控制的有功一角频率下垂系数计算原理图。 图4为自适应下垂控制的无功一电压下垂系数计算的原理图。 图5为考虑线路阻抗因素的自适应功率下垂控制原理图。 图6为分布式光伏接入主动配电网时的系统控制原理图； 图7为分布式电源互联接入主动配电网系统图； 图8为各电源输出有功功率仿真图； 图9为各电源输出无功功率仿真图； 图10为系统频率f仿真图； 图11为PV和DG并网点电压幅值仿真图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术 的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。 如图1所示，，包括以下 步骤： 步骤一，根据分布式光伏最大功率跟踪算法得到光伏电池在最大功率运行模式下 的参考电压V_。 步骤二，根据测量单元得到的光伏电池输出直流电压Vd。。 步骤三，将￥_和V d。进行比较，判断直流电压是否稳定，经V d。直流电压调频得到 频率调节量Δ ω。 图2为本专利技术Vd。直流电压调频的控制原理图，可以看出，Vd。直流电压调频的过程 为，通过一个具有防止积分饱和现象PID控制器，比较￥_和￥,。，确定频率调节量△ ω的大 小。 由于分布式光伏惯性较小，若Vd。》V _时，负荷的突增对V d。影响较小，V d。稳定， Vd。直流电压调频环节输出的Δ ω = 〇,不参与系统控制环节；当Vd(：< V_时，Vd。不稳定， 负荷的突增会引起Vd。下降，Vd。的下降降低了光伏逆变器的输出功率，进一步降低Vd。，V d。 直流电压调频环节输出的Α ω为负值，通过调节光伏逆变器的角频率，并与下垂控制相结 合，将多余功率转移到其他分布式电源上，达到调压调频效果。 步骤四，根据测量单元得到光伏逆变器交流侧输出电压uab。和输出电流i ab。，计算 出光伏逆变器的输出有功功率的平均值P和无功功率的平均值Q。 计算自适应下垂控制的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及光伏最大功率跟踪的主动配电网电压频率调整方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，根据分布式光伏最大功率跟踪算法得到光伏电池在最大功率运行模式下的参考电压Vmpp；步骤二，根据测量单元得到的光伏电池输出直流电压Vdc；步骤三，将Vmpp和Vdc进行比较，判断直流电压是否稳定，经Vdc直流电压调频得到频率调节量Δω；步骤四，根据测量单元得到光伏逆变器交流侧输出电压uabc和输出电流iabc，计算出光伏逆变器的输出有功功率的平均值P和无功功率的平均值Q；步骤五，将P和Q分别与光伏逆变器的额定有功功率Pn和额定无功功率Qn比较，计算自适应下垂控制的下垂系数；步骤六，根据下垂系数，经考虑线路阻抗因素的自适应下垂控制后，得到光伏逆变器交流侧输出的参考电压幅值U*和参考角频率ω′；步骤七，将Δω与ω′相加，得到频率调节后的参考角频率ω*；步骤八，根据U*和ω*，计算光伏逆变器PWM驱动电路的输入信号Uref。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱卫平，袁晓冬，孙健，王玉龙，李鹏，于航，付强，陈兵，李强，史明明，戴强晟，贾萌萌，柳丹，吕振华，罗珊珊，周建华，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司电力科学研究院，华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：江苏;32