一种应用于光伏并网变流器的无功功率控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏并网发电领域。更具体地，涉及应用于光伏并网变流器的无功功 率控制方法。
【背景技术】
[0002] 光伏并网变流器的研制和控制方法的优化成为近年来光伏发电领域研究的热点， 其控制方法的升级尤其得到关注。目前光伏并网变流器在无功功率控制方法上多采用根据 无功功率指令或功率因数指令计算无功电流指令，通过坐标变换的方式，在两相旋转坐标 系下采用双闭环控制策略实现对无功功率的控制这种方法。这种方法一方面由于电压不平 衡，所以电网电压中会存在负序电压分量，同时由于负序电压分量的存在，会导致电网电流 不平衡，不平衡的电流会导致电网电流中存在负序电流分量，负序电流和负序电压会产生 无功功率，导致有功功率、无功功率与电压、电流不能完全解耦，使得计算的无功电流指令 存在偏差；另一方面由于目前光伏并网变流器多采用LCL或LC的硬件滤波方式，其中电容 上的容性无功功率也会对变流器整机输出的无功功率造成影响，所以目前传统的无功功率 调度方法，在接受上级电网调度部门指令后实际输出的无功功率会偏离电网调度部门的要 求，对电网运行造成影响。这对于光伏并网变流器的推广是不利的。
[0003] 因此，需要提供一种应用于光伏并网变流器的无功功率控制方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种应用于光伏并网变流器的无功功率控制方法，解决光 伏并网变流器现有控制方法中对无功功率控制不准确的问题。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种应用于光伏并网变流器的无功功率控制方法，该方法包括步骤：
[0007] S1、采集光伏并网变流器输出端的三相静止坐标系下的交流电压和交流电流；
[0008] S2、通过坐标变换将三相静止坐标系下的交流电压和交流电流转换成双同步旋转 坐标系下的电压和电流的正、负序分量；
[0009] S3、根据电压和电流的正、负序分量，基于光伏并网变流器控制模型计算无功电流 指令；
[0010] S5、根据无功电流指令闭环控制光伏并网变流器的功率因数。
[0011] 优选地，步骤S3之后且步骤S5之前还包括步骤：
[0012] S4、对无功电流指令进行滤波电容的容性无功功率补偿。
[0013] 优选地，步骤S2中双同步旋转坐标系下的电压和电流的正、负序分量包括：正序 有功电压矢量巧、正序无功电压矢量i/(f、负序有功电压矢量R;、负序无功电压矢量和 电流矢量：正序有功电流矢量、正序无功电流矢量f、负序无功电流矢量S、负序无功电 流矢量。
[0014] 优选地，步骤S3的具体过程为：将上级电网调度部门下发的有功功率指令和无功 功率指令作为的控制目标，根据电压和电流的正、负序分量，基于体现光伏并网变流器的有 功功率、无功功率、电压以及电流解耦后的关系的光伏并网变流器控制模型，计算无功电流 指令，计算公式如下：
[0016] 公式中，€、^分别为在有功轴、无功轴的正序电流期望值；C、4分别为在 有功轴、无功轴的正序电动势；Pg。、Qg。分别为有功功率、无功功率的平均值。
[0017] 优选地，步骤S4的具体过程为：
[0018] 通过检测网侧电压和电容容值计算滤波电容的容性无功功率，将所述滤波电容的 容性无功功率加入到步骤S3中计算无功电流指令过程中的无功功率的平均值中进行修 正，重新计算无功电流指令。
[0019] 优选地，步骤S5中的闭环控制策略为：
[0020] 对光伏并网变流器的输出端的正序有功功率采用双闭环控制策略，外环控制直流 电压，将最大功率点跟踪功能追踪到的电压作为指令进行直流电压控制，内环控制有功电 流，将电压环输出作为指令进行控制；
[0021] 对光伏并网变流器的输出端的正序无功功率采用单闭环控制策略，利用无功电流 指令作为给定值控制光伏并网变流器的功率因数，进而控制光伏并网变流器的无功功率输 出；
[0022] 对光伏并网变流器的输出端的负序有功轴和负序无功轴功率均采用单闭环控制 策略，将零作为两个控制环的指令，进而将负序电流控制为零，确保无负序电流输出
[0023] 本发明的有益效果如下：
[0024] 本发明所述技术方案消除了光伏并网变流器中负序电流分量和电容的容性无功 功率对变流器输出的无功功率的影响，实现了无功功率的精确控制，满足上级电网调度部 门要求。
【附图说明】
[0025] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0026] 图1示出用于光伏并网变流器的无功功率调度方法流程图。
[0027] 图2示出用于光伏并网变流器的无功功率调度方法控制框图。
[0028] 图3示出3相静止坐标系和双同步旋转坐标系。
【具体实施方式】
[0029] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具 体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0030] 如图1和图2所示，本实施例提供的应用于光伏并网变流器的无功功率调度方法， 通过对电网电压和电流的正负序分解，得到负序电压和电流分量，由于电压是电网自身的， 很难对其进行控制，所以为了消除由于负序电流分量和负序电压分量一起产生的无功功 率，需要控制负序电流分量为零，就能消除这一部分无功功率的影响；其次需要根据电网调 度部门的功率指令利用转换坐标系以解耦后的光伏变流器有功功率、无功功率、电压以及 电流完全解親后的关系式计算无功电流指令；最后在无功电流指令的基础上补偿滤波电容 上的容性无功功率得到最终的无功电流指令，作为闭环控制的电流指令进行控制，该方法 具体包括如下步骤：
[0031] S1、采集光伏并网变流器输出端的三相静止坐标系下的交流电压和交流电流；
[0032] S2、通过坐标变换将三相静止坐标系下的交流电压和交流电流转换成双同步旋转 坐标系下的电压和电流的正、负序分量；
[0033] S3、根据电压和电流的正、负序分量，基于光伏并网变流器控制模型计算无功电流 指令；
[0034] S5、根据无功电流指令闭环控制光伏并网变流器的功率因数。
[0035] 为了得到更精确的无功电流指令，在步骤S3之后且步骤S5之前还包括步骤：
[0036] S4、对无功电流指令进行滤波电容的容性无功功率补偿。
[0037] 其中
[0038] 步骤S2中双同步旋转坐标系下的电压和电流的正、负序分量，包括：正序有功电 压矢量奶、正序无功电压矢量巧、负序有功电压矢量％、负序无功电压矢量％和电流 矢量：正序有功电流矢量C、正序无功电流矢量I、负序无功电流矢量K、负序无功电流 矢量
[0039] 步骤S3中的光伏并网变流器控制模型，即光伏并网变流器的有功功率、无功