电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法【专利摘要】本发明公开了一种电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法。首先分析电网电压不平衡下光伏发电的功率控制和电流谐波产生机理，包括功率指令和电流指令计算方法，并提出引入α、β调节系数对谐波电流进行灵活调节。再对电网电压不平衡下光伏发电谐波电流特性进行分析计算，包括光伏发电的电流总谐波畸变率及功率波动分析和奇次谐波电流解析计算及分析。在此基础上，考虑各次谐波电流和功率波动限制，建立电压不平衡下光伏发电既满足总谐波畸变率、同时又能满足单次谐波限制的电流调节系数算法及控制方法。最后相关计算公式，得到电网电压不平衡下光伏发电的三相指令电流。本发明能够实现光伏发电功率波动和注入电网谐波的灵活控制。【专利说明】电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种谐波电流的控制方法，尤其涉及一种电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法，属于光伏发电系统控制技术应用领域。【
背景技术：
】[0002]随着环境污染加剧和能源日益短缺，各国大规模开发风能、太阳能等可再生能源，与之相适应的分布式发电(DistributedGeneration,DG)得到高度重视和大力发展。其中，光伏发电具有安装方便、技术成熟等优势，在分布式发电中应用广泛。电力电子变换装置的非线性和电网谐波及不平衡电压等异常运行条件，都将导致光伏发电对电网电能质量造成不利影响。特别是，电网不平衡电压将导致光伏发电输出功率和直流电压发生波动，并使其端电流出现显著谐波畸变。为此，GB/T20046-2006和IEEEStd.929-2000等标准均对光伏发电输出电流的总谐波畸变率和各次谐波含有率进行限制，以控制光伏发电对电网的谐波污染。因此，需要深入研究光伏发电在电压不平衡下的运行特性及其谐波电流的抑制方法。[0003]目前，针对光伏发电在电网电压不平衡下的运行特性和谐波电流的抑制，国内外已有一些研究，如公开发表的下列文献:[0004][I]郭小强，邬伟扬，漆汉宏.电网电压畸变不平衡情况下三相光伏并网逆变器控制策略[J].中国电机工程学报，2013，33(3):22-28.[0005][2]CastillaM,MiretJ,CamachoA,etal.Reductionofcurrentharmonicdistortioninthree-phasegrid-connectedphotovoltaicInvertersviaresonantcurrentcontrol[J].1EEETransactionsonIndustrialElectronics，2013，60(4):1464-1472.[0006][3]SuhY，LipoTA.ControlschemeinhybridsynchronousstationaryframeforPWMAC/DCconverterundergeneralizedunbalancedoperatingconditions[J].1EEETransactionsonIndustryApplications,2006,42(3):825-835.[0007][4]姚骏，陈西寅，廖勇，等.电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略[J].电力系统保护与控制，2011，39(14):99-106.[0008][5]RodriguezP，TimbusAV,TeodorescuRjetal.Flexibleactivepowercontrolofdistributedpowergenerationsystemsduringgridfaults[J].1EEETransactionsonIndustrialElectronics,2007,54(5):2583-2592.[0009][6]RodriguezP，TimbusA,TeodorescuR，etal.Reactivepowercontrolforimprovingwindturbinesystembehaviorundergridfaults[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2009，24(7):1798-1801.[0010][7]WangFeijDuarteJLjHendrixMAM.Pliantactiveandreactivepowercontrolforgrid-1nteractiveconvertersunderunbalancedvoltagedips[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2011,26(5):1511-1521.[0011][8]FilhoFjTolbertLM，CaoY，etal.Real-timeselectiveharmonicminimizationformultilevelinvertersconnectedtosolarpanelsusingartificialneuralnetworkanglegeneration[J].1EEETransactionsonIndustryApplications,2011，47(5):2117-2124.[0012][9]CastillaM,MiretJ,SosaJL,etal.Grid-faultcontrolschemeforthree-phasephotovoltaicinverterswithadjustablepowerqualitycharacteristics[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2010,25(12):2930-2940.[0013][10]MiretJ,CastillaM,CamachoA,etal.Controlschemeforphotovoltaicthree-phaseinverterstominimizepeakcurrentsduringunbalancedgrid-voltagesags[J].1EEETransactionsonPowerElectronics,2012,27(10):4262-4270.[0014][11]国家电网公司.Q/GDW617-2011光伏电站接入电网技术规定[S].北京:中国电力出版社，2011.[0015]其中，针对电网电压不平衡下变流器的运行约束，文献[3，4]以直流侧恒定为控制目标，建立变流器正负序电流的调节方案，但均未考虑变流器注入电流对电网电能质量的影响。为确保变流器运行满足并网电能质量要求，文献[5，6]提出5种有功和无功功率控制策略，使变流器接入点的功率波动和电流谐波达到不同的电能质量要求，据此文献[7]提出变流器有功和无功波动幅值连续可调的控制方案。针对光伏并网发电系统，已有文献对光伏发电的谐波电流抑制进行研究[1，2，8-10]，文献[8，2]分别提出减小单相和三相光伏发电谐波电流的控制方法，但未分析电压不平衡下光伏发电谐波电流的产生机理及其抑制措施。文献[I]研究电压畸变不平衡下光伏发电并网电流指令计算和比例多重复数积分电流控制策略，但仅以有功恒定和单位功率因数运行为目标计算指令电流。实际上当电压不平衡下光伏发电功率波动完全消除时，将使光伏发电输出电流谐波严重越限[5]。为此，文献[9，10]利用α和β电流调节系数，提出电压不平衡下光伏发电的电流谐波和功率波动连续可调的控制策略，但仅对光伏发电的电流总谐波畸变率进行限制。而在光伏发电并网标准中还对其输出电流的各次谐波含有率进行限制[11]，若仅考虑电流总谐波畸变率进行电流控制，将可能导致某次谐波出现越限，仍不能满足电网电能质量要求。【
发明内容】[0016]针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法，该方法既能满足总谐波畸变率，同时又能满足单次谐波限制的电流调节系数算法及控制。[0017]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:[0018]电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法，该方法包括如下步骤:[0019]I)根据电网电压不平衡下光伏发电的功率控制方法和电流谐波产生机理，得到功率指令Pr、Qr:[0020]1.1)采用电导增量法得到光伏阵列最大功率点参考电压Utto，与直流电压ud。比较后经比例积分器生成有功功率指令已;[0021]1.2)无功则有恒功率因数和恒电压两种控制方式，功率因数为时根据已计算无功功率指令，恒电压时则由光伏逆变器端电压有效值U与指令值I的偏差经比例积分器生成，由于电流跟踪采用电感电流反馈，减去滤波电容无功后得到逆变器的无功功率指令Qr；[0022]2)引入调节系数α、β对谐波电流进行灵活调节；[0023]两种调节系数的确定方法，分别为:[0024]方式1:满足无功波动和3次谐波限值1&，计算调节系数α、β;【权利要求】1.电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤:1)根据电网电压不平衡下光伏发电的功率控制方法和电流谐波产生机理，得到功率指令Pr、Qr:1.1)采用电导增量法得到光伏阵列最大功率点参考电压Utto，与直流电压ud。比较后经比例积分器生成有功功率指令已；1.2)无功则有恒功率因数和恒电压两种控制方式，功率因数为《?5巧时根据已计算无功功率指令，恒电压时则由光伏逆变器端电压有效值U与指令值Ur的偏差经比例积分器生成，由于电流跟踪采用电感电流反馈，减去滤波电容无功后得到逆变器的无功功率指令Qr；2)引入调节系数α、β对谐波电流进行灵活调节；两种调节系数的确定方法，分别为:方式1:满足无功波动和3次谐波限值，计算调节系数α、β;【文档编号】H02J3/01GK103560515SQ201310571529【公开日】2014年2月5日申请日期:2013年11月14日优先权日:2013年11月14日【发明者】周念成,楼晓轩,王强钢,孟潇潇,王佳佳申请人:重庆大学