一种光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置的制作方法

本实用新型涉及光伏电站补偿领域，具体涉及一种光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置。

背景技术：

在大型光伏电站中通常会存在数十万个监控测点需通过通讯的方式接入监控系统中，各光伏分站控制单元的监控点也有几千点的规模。针对光伏电站中的设备种类与数量多、设备的控制点多、需支持的通讯接口类型多等特点，目前控制系统中各光伏分站控制单元可提供CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)、modbus、以太网(光口、网口)等多种通讯接口，具体硬件设备包含一个空开、一个220VAC转24VDC的电源模块、一个包含2光口6个电口的环网交换机、两个通讯控制器组成。上述设备通过电装的方式集成到一块300mm*600mm的安装板上，通过螺丝固定在现场箱变或逆变器的设备柜内。以100MW的光伏电站为例，共需光伏分站就地控制单元42 个。

现有的光伏电站控制单元，存在如下问题：

不便于安装，现场维护工作量大；

通讯电缆接线乱，内部接线裸露在外，不利于调试安全；

布局不合理，增加接线难度。

集成化程度底，无法形成产品化，增加了现场安装、接线、调试、维护的难度，不利于产品推广应用。

技术实现要素：

本实用新型提供一种光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置，解决使用传统方式接线及调试不便捷、可靠性低的问题。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置，包括：

有功功率控制电路、无功功率控制电路和电压控制电路；

所述有功功率控制电路，采集光伏电站输出端的有功功率测量值；调节所述有功功率测量值与有功功率目标值的偏差，将有功功率输出值输出至光伏电站输入端；

所述无功功率控制电路，采集光伏电站输出端的无功功率测量值；调节所述无功功率测量值与无功功率目标值的偏差，将无功功率输出值输出至光伏电站输入端；

所述电压控制电路，采集光伏电站输出端的电压测量值，调节所述电压测量值与电压目标值的偏差并转换为无功功率参考值，输出至所述无功功率控制电路。

优选地，所述有功功率控制电路包括：依次电连接的偏差计算器，除法器和比例、积分和微分控制器。

优选地，所述无功功率控制电路包括：依次电连接的偏差计算器、比例、积分和微分控制器、除法器和无功补偿运算器。

优选地，所述电压控制电路包括：依次电连接的偏差计算器、乘法器和比例、积分和微分控制器。

优选地，所述除法器为除以逆变器的数量。

优选地，所述乘法器为乘以无功功率与电压的比例系数。

本实用新型和现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型的技术方案，集成自动增益控制和自动电压控制，通过分布式网络结构就地控制现场逆变器单元，不仅可以实现光伏电站快速准确限功率的需求，还可以对电站自动进行无功补偿，从而实现稳定系统电压，补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗，最终实现提高线路输电稳定性的目的。

并且电压控制通过高效的调节大大降低了无功补偿响应时间，从而实现了替代目前光伏电站普遍使用但价格昂贵且维修频繁的无功补偿装置的目标。

附图说明

图1为本实用新型实施例的光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的有功功率控制电路的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的无功功率控制电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的电压控制电路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的实用新型目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种光伏电站有功功率、无功功率和电压控制装置，包括：

有功功率控制电路、无功功率控制电路和电压控制电路；

所述有功功率控制电路，采集光伏电站输出端的有功功率测量值；调节所述有功功率测量值与有功功率目标值的偏差，将有功功率输出值输出至光伏电站输入端；

所述无功功率控制电路，采集光伏电站输出端的无功功率测量值；调节所述无功功率测量值与无功功率目标值的偏差，将无功功率输出值输出至光伏电站输入端；

所述电压控制电路，采集光伏电站输出端的电压测量值，调节所述电压测量值与电压目标值的偏差并转换为无功功率参考值，输出至所述无功功率控制电路。

如图2所示，所述有功功率控制电路包括：依次电连接的偏差计算器，除法器和比例、积分和微分控制器。

本实用新型中有功功率控制电路将有功功率目标值P_{Station_obj}和有功功率测量值P_{T_H}输入至偏差计算器，计算所述有功功率测量值与有功功率目标值的偏差ΔP，所述偏差ΔP除以逆变器的数量N进行分散调节，通过比例、积分和微分控制器PID将偏差ΔP调节为0，使有功功率测量值P_{T_H}和有功功率目标值P_{Station_obj}趋于一致，将调节的结果作为有功功率输出值P_{PV_obj}输出至光伏电站输入端。

如图3所示，所述无功功率控制电路包括：依次电连接的偏差计算器、比例、积分和微分控制器、除法器和无功补偿运算器。

本实用新型中无功功率控制电路将无功功率目标值Q_{Station_obj}和无功功率测量值Q_{T_H}输入至偏差计算器，计算所述无功功率测量值与无功功率目标值的偏差ΔQ，通过比例、积分和微分控制器PID将偏差ΔQ调节为0，使无功功率测量值Q_{T_H}和无功功率目标值Q_{Station_obj}趋于一致，将调节的结果Δ Q_obj除以逆变器的数量进行集中调节，将经过无功补偿运算器进行无功补偿的无功功率输出值Q_{PV_obj}输出至光伏电站输入端。

如图4所示，所述电压控制电路包括：依次电连接的偏差计算器、乘法器和比例、积分和微分控制器。

本实用新型中电压控制电路将电压目标值U_{T_H_obj}和电压测量值U_{T_H}输入至偏差计算器，计算所述电压目标值U_{T_H_obj}和电压测量值U_{T_H}的偏差ΔU，乘以无功功率与电压的比例系数获得ΔQ_U，通过比例、积分和微分控制器调节偏差ΔP_U，将调节的结果作为无功功率参考值Q_ref输出至无功功率控制电路。

其中，所述除法器为除以逆变器的数量。

其中，所述乘法器为乘以无功功率与电压的比例系数。

虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。