三相不平衡输出控制方法及其系统与流程

1.本发明涉及一种输出控制方法，特别是一种三相不平衡输出控制方法及其系统。


背景技术：

2.随着社会的发展和科技进步，人们对能源的需求也约来越大，而面临传统能源的匮乏，新能源技术的发展受到国家政策的扶持，而太阳能作为取之不尽用之不竭的清洁能源，光伏发电技术得到很快的发展，光伏发电系统的装机容量也逐年提高。但是光伏发电受环境影响较大，其发电功率随着光照条件的变化而变化，属于不稳定的能源，当大量的光伏系统并接入传统的电网系统，会对电网系统的稳定性带来冲击；因此一些国家地区的电力公司对光伏并网发电系统用户提出了自发自用的要求，不允许有馈网功率。
3.目前现有的三相光伏并网发电系统都是三相平衡输出系统，可以实现三相并网功率之和的零并网功率控制，但是当用户负载存在三相不平衡，不能实现每一相并网口功率的零并网功率控制的情况下，就会存在有的相有馈网功率，有的相需要从市电取电的情况。因此目前的三相并网发电系统不能同时满足对传统电网系统的友好性，实现自发自用和提高光伏能量利用率的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于，提供一种三相不平衡输出控制方法及其系统。本发明能够同时满足满足对传统电网系统的友好性，实现自发自用和提高光伏能量利用率的要求。
5.本发明的技术方案：一种三相不平衡输出控制方法，包括以下步骤：
6.s1、根据采集的三相市电电压ur、us、u
t
和三相输出电流ir、is、i
t
,分别得到三相光伏并网逆变器的输出功率pr、ps和p
t
；
7.根据采集的三相市电电压ur、us、u
t
和三相并网口电流i
export_r
、i
export_s
、i
export_t
，分别得到三相并网口功率p
export_r
、p
export_s
、p
export_t
；
8.s2、根据三相输出功率pr、ps和p
t
，得到三相输出功率之和pac；
9.根据三相并网口功率p
export_r
、p
export_s
和p
export_t
，得到三相并网口功率之和p
export
；
10.s3、根据用户设定的三相并网口功率每相限制为p
exprotlimit
，以及三相输出功率之和p
ac
，三相并网口功率之和p
export
，得到三相光伏并网逆变器的输出功率限值p
aclimit
；
11.s4、比较p
aclimit
和p
ac
的大小，进行相应的输出功率调节，得到光伏组件输出的电压目标值，实现三相并网口功率之和p
export
为3
×
p
exprotlimit
；
12.s5、将r相和s相的并网口功率进行限制，调节三相输出电流i
peak_ref[r]
、i
peak_ref[s]
和i
peak_ref[t]
，实现三相不平衡输出。
[0013]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，将母线电压控制环参考值bus
ac_ref
与母线电压值u
bus
的差值作为误差信号经过pi控制器输出ac电流峰值参考值i
peak
；
[0014]
将ac并网口功率限制p
exprotlimit
与r相的并网口功率p
export_r
的差值作为误差信号，经pi控制器控制，取电流输出值与i
peak
中的较小值作为r相电流的峰值参考值i
peak_ref[r]
；
[0015]
将ac并网口功率限制p
exprotlimit
与s相的并网口功率p
export_s
的差值作为误差信号经过pi控制器控制，取电流输出值与i
peak
中的较小值作为s相电流的峰值参考值i
peak_ref[s]
；
[0016]
取i
peak
作为t相的电流峰值参考值i
peak_ref[t]
。
[0017]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，三相的输出功率和三相的并网口功率的计算公式为：其中t表示市电周期时间，u(t)表示市电电压瞬时值，i(t)表示电流瞬时值。
[0018]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，所述三相输出功率之和p
ac
＝pr+ps+p
t
；三相并网口功率之和p
export
＝p
export_r
+p
export_s
+p
export_t
。
[0019]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，所述输出功率限值p
aclimit
＝p
ac
+k
×
(3
×
p
exprotlimit-p
export
)，其中k为内部控制参数。
[0020]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，步骤s4具体为：比较p
aclimit
和p
ac
的大小，若p
aclimit
﹤p
ac
，则限功率标志位置位，若p
aclimit
﹥(p
ac
+滞回阈值)，则限功率标志位清除；若限功率标志位置位，则执行功率限制控制环路，并以功率限制控制环路的电压输出值作为光伏组件输出的电压目标值；若限功率标志位不置位，则以最大功率追踪算法得到光伏组件输出的电压目标值。
[0021]
前述的一种三相不平衡输出控制方法中，所述功率限制控制环路是以p
aclimit
为参考值，以p
ac
为反馈值，经pi控制器输出光伏组件的电压目标值u
pvref
。
[0022]
一种用于实现上述的三相不平衡输出控制方法的系统，包括若干光伏组件，每个光伏组件的输出侧均对应连接有dc/dc转换器，每个dc/dc转换器的输出端均经直流母线与dc/ac转换器的输入端连接，dc/ac转换器的输出端分别经三相继电器与三相市电的三相线端连接，直流母线中点经零线继电器与三相市电的零线端连接。
[0023]
前述的系统中，所述三相继电器与dc/ac转换器之间均对应串联有用于测量三相光伏并网逆变器输出电流的输出电流传感器；三相继电器与三相市电之间均对应串联有用于测量三相并网口电流的并网口电流传感器，r线与n线之间、s线与n线之间、t线与n线之间分别连接有用户侧三相负载和用于测量三相的市电电压的电压传感器。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0025]
本发明通过设计一种三相四线制输出方式的控制算法，实现三相功率的不平衡输出，从而减少光伏系统对传统电网系统的冲击性，并且实现光伏组件最优输出功率的控制，提高光伏能量的利用率，从而既能满足用户自发自用的要求，又能使用户尽量减少使用电网系统的电量，降低电费开销。
[0026]
本发明还设计了一种可以兼容三相三线制输出和三相四线制两种输出方式的三相光伏并网逆变器，用户可以自主选择三相输出功率平衡控制或者三相输出功率不平衡控制，并对三相四线制的输出方式进行控制，实现三相四线制的不平衡输出功能。
附图说明
[0027]
图1是本发明中三相并网口功率之和的功率限制控制环路的示意图；
[0028]
图2是本发明中每一相并网口功率的限制控制环路的示意图；
[0029]
图3是三相不平衡系统的并网逆变器电路结构示意图。
具体实施方式
[0030]
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0031]
实施例：
[0032]
一种三相不平衡输出控制方法，包括以下步骤：
[0033]
s1、选择三相光伏并网逆变器三相四线制输出，根据采集的三相市电电压ur、us、u
t
和三相输出电流ir、is、i
t
,分别得到三相光伏并网逆变器的三相输出功率pr、ps和p
t
；
[0034]
根据采集的三相市电电压ur、us、u
t
和三相并网口电流i
export_r
、i
export_s
、i
export_t
，分别得到三相并网口功率p
export_r
、p
export_s
、p
export_t
；
[0035]
所述三相输出功率和三相并网口功率的计算公式为：其中t表示市电周期时间，u(t)表示市电电压瞬时值，i(t)表示电流瞬时值。
[0036]
s2、根据三相输出功率pr、ps和p
t
，得到三相光伏并网逆变器的三相输出功率之和p
ac
，p
ac
＝pr+ps+p
t
；
[0037]
根据三相并网口功率p
export_r
、p
export_s
和p
export_t
，得到三相并网口功率之和p
export
，p
export
＝p
export_r
+p
export_s
+p
export_t
；
[0038]
s3、根据用户设定的三相并网口功率每相限制为p
exprotlimit
，以及三相输出功率之和p
ac
，三相并网口功率之和p
export
，得到三相光伏并网逆变器的输出功率限值p
aclimit
；p
aclimit
＝p
ac
+k
×
(3
×
p
exprotlimit-p
export
)，其中k为内部控制参数，本实施例中k取0.1。
[0039]
s4、比较p
aclimit
和p
ac
的大小，若p
aclimit
﹤p
ac
，则限功率标志位置位，把限功率标志位赋值为1；若p
aclimit
﹥(p
ac
+滞回阈值)，则限功率标志位清除，把限功率标志位赋值为0；滞回阈值为内部控制参数，避免限功率标志位频繁置位清除，本实施例中，滞回阈值为200w；然后判断限功率标志位是否置位，若限功率标志位置位，则执行功率限制控制环路，并以功率限制控制环路的电压输出值作为光伏组件输出的电压目标值；若限功率标志位不置位，则以最大功率追踪算法得到最大功率对应的电压作为光伏组件输出的电压目标值。从而实现三相并网口功率之和p
export
为3
×
p
exprotlimit
。
[0040]
其中，功率限制控制环路是以p
aclimit
为参考值，以p
ac
为反馈值，调节光伏组件的输出功率，经pi控制器输出光伏组件的电压目标值u
pvref
，如图1所示。
[0041]
s5、将r相和s相的并网口功率进行限制，控制r相和s相的并网口功率为p
exprotlimit
，调节三相输出电流的峰值参考值，如图2所示，将母线电压控制环参考值bus
ac_ref
与母线电压值u
bus
的差值作为误差信号经过pi控制器输出ac电流峰值参考值i
peak
；
[0042]
将ac并网口功率限制p
exprotlimit
与r相的并网口功率p
export_r
的差值作为误差信号，经pi控制器控制，取电流输出值与i
peak
中的较小值作为r相电流的峰值参考值i
peak_ref[r]
；
[0043]
将ac并网口功率限制p
exprotlimit
与s相的并网口功率p
export_s
的差值作为误差信号经过pi控制器控制，取电流输出值与i
peak
中的较小值作为s相电流的峰值参考值i
peak_ref[s]
；
[0044]
取i
peak
作为t相的电流峰值参考值i
peak_ref[t]
。
[0045]
当三相不平衡时，i
peak_ref[r]
、i
peak_ref[s]
、i
peak_ref[t]
为不同的电流值，从而实现三相不平衡输出，当并网口功率限制值p
exprotlimit
为0，则实现每一相并网口功率的零输出。
[0046]
一种用于实现上述的三相不平衡输出控制方法的系统，如图3所示，包括若干光伏组件，每个光伏组件的输出侧均对应连接有dc/dc转换器，每个dc/dc转换器的输出端均经
直流母线与dc/ac转换器的输入端连接，dc/ac转换器的输出端分别经三相继电器sr、ss、s
t
与三相市电的r线端、s线端、t线端对应连接，直流母线中点经零线继电器sn与三相市电的n线端连接，三相继电器sr、ss、s
t
与dc/ac转换器之间均对应串联有用于测量三相光伏并网逆变器输出电流ir、is和i
t
的输出电流传感器；三相继电器sr、ss、s
t
与三相市电的r线端、s线端、t线端之间均对应串联有用于测量三相并网口电流i
export_r
、i
export_s
、i
export_t
的并网口电流传感器，r线与n线之间、s线与n线之间、t线与n线之间分别对应连接有用户侧三相负载zr、zs、z
t
和用于测量三相市电电压ur、us、u
t
的电压传感器。
[0047]
当选择三相光伏并网逆变器三相三线制输出时，断开n线的继电器sn，实现三相输出功率的平衡控制。
[0048]
当选择三相光伏并网逆变器三相四线制输出时，闭合n线的继电器sn，实现三相输出功率不平衡控制。
[0049]
三相输出功率可以通过采集到的三相光伏并网逆变器三相输出电流和三相电网电压，由dsp控制器分别计算三相光伏并网逆变器市电端口的功率。或者也可以使用三相电表，由三相电表计算三相光伏并网逆变器市电端口功率。再使用上述的三相功率不平衡输出控制方法，实现并网口功率的零输出或者不平衡输出。