一种光伏发电系统并网控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光伏并网发电技术，特别涉及一种光伏发电系统并网控制方法。
【背景技术】
[0002] 光伏并网发电技术以其不竭性和环保优势等优点日益成为解决人类能源紧缺和 环境污染双重危机的有效途径。然而光伏发电具有随机性、间歇性等特点，属于典型的不可 控源。并且分布式电网作为分布式电源接入电网的重要方式，然而它自身存在着大量电力 电子设备，从而产生大量谐波。并且分布式电网的局部负荷中存在着非线性、不平衡以及无 功特性，这都会恶化微电网公共连接点（pointofcommoncoupling,PCC)处的电能质量。 PCC点处的电能质量好坏，将影响电网的经济效益。因此，对并网点电能质量的治理有十分 重要的意义。
[0003] 当前对电能质量治理的主要方法是在并网点安装无功补偿装置和无源或有源电 力滤波器。但是这些措施不仅会增加额外的设备投入，还会影响系统的稳定性。
【发明内容】
[0004] 本发明是针对光伏并网方法存在的问题，提出了一种光伏发电系统并网控制方 法，对并网点注入有功功率和对并网点处的谐波、负载无功、三相不平衡电流进行补偿。
[0005]本发明的技术方案为:一种光伏发电系统并网控制方法，具体包括如下步骤：
[0006] 1)建立具有电能质量调节功能的三相光伏发电系统:依次连接光伏阵列、DC/DC变 换器、三组单相全桥逆变器、LCL滤波器、分布式电网，DC/AC逆变器采用并联有源滤波器型 三组单相全桥式逆变器，LCL滤波部分采用LCL三阶滤波器，最大功率点跟踪MPPT控制器采 集光伏阵列输出电压、电流和DC/AC逆变器输出直流电压，MPPT控制器输出信号到DC/DC变 换器和TMS320F2812控制器，TMS320F2812控制器采集分布式电网输入端的电压和电流， TMS320F2812控制器输出控制信号到DC/AC逆变器；
[0007] 2 )MPPT控制器电流内环控制占空比实现跟踪光伏电池阵列的最大功率点，电压外 环控制DC/DC变换器输出直流侧电压恒定；
[0008] 3)TMS320F2812控制器从MPPT控制器获取并网跟踪电流igabc和谐波、无功、不平衡 电流分量ihabuihab。即为补偿电流，将两相电流之和作为参考电流1￡=1_。+14。，再与1(^ 三阶滤波器中的滤波电感1^丄2的电流分别乘以加权系数后得到反馈电流进行比较，比较值 经过PI调节器输出限幅环节后，在三角载波调制作用下生成三组单相全桥式逆变器中功率 器件所需的触发脉冲，以完成电能变换。
[0009]所述步骤3)中滤波电感Li、L2的电流的加权系数分别为α、β，α+β= 1、a=Li/(Li+ ?2)，Ι^、?2为LCL三阶滤波器中的两个电感值。
[0010] 本发明的有益效果在于:本发明光伏发电系统并网控制方法，一利用光伏发电中 必不可少的并网逆变器，使逆变器同时实现向分布式电网注入有功功率和对并网点处的谐 波、负载无功、三相不平衡电流进行补偿，最大程度利用逆变器的硬件资源，减少硬件投入 和设备体积，提高其性价比；二采用了无锁相环技术，减少了额外的硬件锁相元件或是复杂 的软件锁相程序，减小了受电压波形畸变、电网电压变动、频率偏移等影响;三、采用了一种 基于加权电流反馈的滞环电流控制策略，将控制系统从5阶降为1阶，简化了控制系统的设 计。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明具有电能质量调节功能的三相光伏发电系统图；
[0012] 图2为本发明光伏并网发电的指令电流生成原理图；
[0013] 图3为本发明d_q坐标下的正序基波电压和电流矢量图；
[0014]图4为本发明LCL加权电流控制示意图；
[0015]图5为本发明加权电流反馈的滞环电流控制示意图；
[0016]图6为本发明并网的功率曲线图；
[0017]图7为本发明并网的电流曲线图；
[0018]图8为本发明并网过程中的谐波含量变化图；
[0019]图9为本发明并网过程中的功率因素的变化图。
【具体实施方式】
[0020] 图1所示为具有电能质量调节功能的三相光伏发电系统图，包括依次连接的光伏 阵列、DC/DC变换器、三组单相全桥逆变器、LCL滤波器、分布式电网，以及TMS320F2812控制 器。
[0021] DC/DC变换器主要完成光伏电池阵列最大功率跟踪，并利用高频链技术将低压波 动的直流电转换成并网逆变器需要的稳定高压直流电。该变换器利用移相式全桥软开关电 路拓扑，提高了系统的效率和功率密度。系统内环（电流控制环)通过改变占空比实现跟踪 光伏电池阵列的最大功率点，电压外环保证后级有源逆变器的直流侧电压恒定。
[0022]DC/AC逆变器采用了并联有源滤波器型三组单相全桥式逆变器，由于共直流母线， 降低了出现环流的可能。各相电路和控制完全解藕，带不平衡负载的能力极强，且可以方便 地实现分相控制、N+1冗余、在线热插拔等功能，提高系统的可靠性。
[0023]LCL滤波部分采用了滤波效果更好的LCL三阶滤波器。采用LCL结构比LC结构有更 好的衰减特性，对高频分量呈高阻态，抑制电流谐波，且其同电网串联的电感L还可以起到 抑制冲击电流的作用。LCL滤波器的总电感量比要达到相同滤波效果的其他两种滤波器小 得多。
[0024]控制方法包括:最大功率点跟踪MPPT控制器采集光伏阵列输出电压、电流和DC/AC逆变器输出直流电压，MPPT控制器进行最大跟踪功率、补偿电流的生成、并网功率跟踪电流 的提取、反馈控制与触发脉冲生成。首先，控制器对分布式电网输入端的电压和电流传感器 进行采样，获得TMS320F2812控制器所需的各种电压和电流信号。然后，获取并网跟踪电流 igabc和需补偿的电流ihabc。参考电流即为ireflihabc+igabc，经过PI调节器输出限幅环节后， 在三角载波调制作用下生成三组单相全桥式逆变器中功率器件所需的触发脉冲，以完成电 能变换。
[0025]补偿电流的提取:为了实现谐波电流治理、负载无功和三相不平衡补偿、负载功率 因数校正，因此需要检测补偿电流的瞬时值。
[0026]如图2所示光伏并网发电的指令电流生成原理图，图中，usab。为并网点（图1中与分 布式电网的连接点）的电压，isab。为分布式电网侧电流，i〇ab。为并网DC/AC逆变器的输出电 流，为广义的负荷电流，ipab。为正序基波的有功分量，ihab。为谐波、无功和不 平衡电流分量，igab。为并网跟踪电流，iref即为参考电流，通过预设dq坐标变换矩阵中的ω (旋转变量），从而不需要锁相环电路即能准确检测出基波有功、基波无功和谐波电流。然后 通过基于瞬时无功功率获得并网跟踪电流。
[0027]采用无锁相环技术，选取恒功率Park变换得：
[0029] 式中θ