一种直流微电网中光伏发电功率控制系统及方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及直流微电网中的光伏发电技术领域，具体地，涉及一种直流微电网中 光伏发电功率控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 当前，基于可再生能源的分布式发电技术在世界范围内得到了广泛的重视和发 展，尤其是光伏发电技术。为了利用分布式发电技术的某些互补特性，微电网作为一种有 效集成、高效利用可再生能源的方式，受到大量研宄。目前，微电网主要以交流微电网的 形式存在，但直流微电网相较于交流微电网有着不少优势，如不需考虑频率和相位问题、 只需控制直流母线电压、更少的变流装置、连接方式更简单，将会受到大量研宄。光伏发 电由于其输出直流特性，更易于接入直流微电网，故而直流微电网中的光伏发电功率控制 将会受到重视。以往大量关于光伏发电功率控制的研宄中，主要集中在交流微电网中，且 主要是最大功率点跟踪（MPPT)控制。近几年光伏发电定功率跟踪控制受到重视。文献 《Powercontrolstrategyforphotovoltaicsystembasedonthenewtonquadratic interpolation》给出了一种基于牛顿二次插值的光伏定功率控制技术；并在此技术上，文 献《ANewFrequencyRegulationStrategyforPhotovoltaicSystemsWithoutEnergy Storage》给出了一种光伏发电对电网频率支撑的方法，该方法仅是简单地设定额定点功率 P。为某一固定值。当额定点功率P。取得较低时，光伏发电的经济性将变差；当额定点功率P。取得较高时，若光照降低，则光伏其对电网频率的支撑能力将受到限制；故而该方法未很 好地解决额定点功率P。的选择问题。此外，目前直流微电网中的光伏控制也主要是最大功 率跟踪控制，定功率控制、下垂控制的研宄不多，且尚未有能将光伏最大功率跟踪控制、定 功率跟踪控制、下垂控制、参与二次调压功能集成在一种控制架构中的方法。这些显然没有 充分挖掘光伏发电的潜力，不利于光伏发电的高效利用与进一步发展。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种直流微电网中光 伏发电功率控制系统及方法。该系统能增强光伏发电单元的可调度性，提高光伏发电单元 对直流微电网母线电压的支撑能力。
[0004] 为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0005] 提供一种直流微电网中光伏发电功率控制系统，包括光伏发电功率控制器；该光 伏发电功率控制器由下垂控制模块、光伏功率-电压曲线拟合模块、额定点功率控制模块 和电压电流内环控制模块组成；所述下垂控制模块、光伏功率-电压曲线拟合模块和额定 点功率控制模块以电连接的方式组成闭合回路：下垂控制模块向光伏功率-电压曲线拟合 模块传递光伏输出功率指令pMf，光伏功率-电压曲线拟合模块向额定点功率控制模块传 递最大功率点功率值Pmppt，额定点功率控制模块向下垂控制模块传递额定点功率Pcl;光伏 功率-电压曲线拟合模块同时还与电压电流内环控制模块电连接以传递光伏直流母线电 压参考值Vpwrf，并由后者输出脉宽调制信号。
[0006] 本发明还提供了直流微电网中光伏发电功率控制方法，包括：将采集到的直流微 电网母线电压Vbus与额定点电压Vtl做差，差值乘以下垂系数m后叠加到额定点功率Ptl上，得 到光伏输出功率指令PMf;采样光伏电池直流输出电流ipv和光伏直流母线电容电压值Vpv， 通过拉格朗日多项式拟合得到光伏功率-电压曲线，在该曲线上找到满足光伏输出功率指 令PMf和最大功率点跟踪使能信号ENmppt这两个条件的光伏直流母线电压参考值Vpwef和最 大功率点功率值Pmppt;将得到的光伏直流母线电压参考值VpvMf通过电压电流内环控制得 到脉宽调制信号用于控制光伏升压电路，实现直流微电网中的光伏发电功率控制；所述额 定点功率Ptl通过下述方式获得：孤岛情况下，最大功率点功率值P_^乘以下垂点系数kdtMP 后，叠加上二次调压功率增量指令△P得到额定点功率Ptl;并网情况下，并网调度功率指令 Pmg。。经过限幅环节得到额定点功率PP
[0007] 本发明中，当并网信号IFgHdtiedS1时，即直流微电网处于并网状态，额定点功 率Ptl取值为并网额定点功率^，并网额定点功率〃由上级控制器发出的并网调度功率指令 Pmgc;。经过限幅环节得到，限幅范围为0~Pmppt;当并网信号IFg,idtied为0时，即直流微电网 处于孤岛状态，额定点功率Po取值为孤岛额定点功率P'(I，孤岛额定点功率P'^由最大功 率点功率值？_^乘以下垂点系数kdM()p后叠加上二次调压功率增量指令AP得到。
[0008] 本发明中，所述孤岛额定点功率P'd勺计算方式为：
[0009] Pr 〇=PmpptXkdroop+AP(8)
[0010] 当直流微电网仅进行一次调压、未进行二次调压时，二次调压功率增量指令AP 为0;当直流微电网需要进行二次调压时，通过向光伏发电发送二次调压功率增量指令AP，调节额定点功率Ptl，对光伏下垂曲线进行上下平移，调节光伏发出功率，能加快直流微 电网母线电压的恢复；
[0011] 下垂点系数kdnK)P代表着光伏发电的经济性与电压支撑能力的折衷，需综合考虑发 电的经济性与电压支撑能力来取值；当下垂点系数kdnK)p取得越大，经济性越好，但是对电 压的支撑能力越弱；当下垂点系数kdnK)p取得越小，对电压的支撑能力越强，但是经济性越 差。为了合理地设置下垂点系数kdnK)p，可优先考虑直流微电网母线电压降至正常运行最小 允许电压Vmin时光伏才输出最大功率这一原则，则
[0012] 下垂点系数Icterap的取值根据下式计算获得：
【主权项】
1. 一种直流微电网中光伏发电功率控制系统，包括光伏发电功率控制器；其特征在 于，该光伏发电功率控制器由下垂控制模块、光伏功率-电压曲线拟合模块、额定点功率控 制模块和电压电流内环控制模块组成； 所述下垂控制模块、光伏功率-电压曲线拟合模块和额定点功率控制模块以电连接的 方式组成闭合回路：下垂控制模块向光伏功率-电压曲线拟合模块传递光伏输出功率指令 PMf，光伏功率-电压曲线拟合模块向额定点功率控制模块传递最大功率点功率值Pmppt，额 定点功率控制模块向下垂控制模块传递额定点功率P tl;光伏功率-电压曲线拟合模块同时 还与电压电流内环控制模块电连接以传递光伏直流母线电压参考值Vpmf，并由后者输出脉 宽调制信号。
2. -种直流微电网中光伏发电功率控制方法，其特征在于，包括：将采集到的直流微 电网母线电压V bus与额定点电压Vtl做差，差值乘以下垂系数m后叠加到额定点功率Ptl上，得 到光伏输出功率指令P Mf;采样光伏电池直流输出电流i pv和光伏直流母线电容电压值V