[发明专利]一种并网光伏发电系统的混成控制装置及其控制方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及光伏发电和混成控制理论领域，尤其是一种一种并网光伏发电系统的混成控制装置及其控制方法。

(二)背景技术：

以光生伏打效应来利用太阳能进行发电，在近几十年得到了广泛应用，被视为一种有效地利用太阳能的形式。目前，我国在建和建成的光伏电站处于上升趋势。但是，光伏电池只有在有光照的条件下才能产生电能，在没有光照的条件下，整个并网光伏系统基本处于闲置状态，然而，随着光伏电站容量的不断增大，如何更加有效地利用并网光伏发电系统越来越受到人们的重视。从并网光伏系统结构图(附图1)可以看出，如果将逆变器左侧等效成直流电压源或将C₁左侧部分去除，其系统结构与STATCOM或APF一样，系统结构决定其应用范围。因此，本发明文以此为出发点，在光伏逆变器控制上采取谐波、无功、有功电流的控制策略。在有光照的条件下，并网光伏发电系统可以向电网提供有功；在没有光照的条件下，系统可以为电网提供无功和抑制谐波电流，提高电能质量。这样，可以提高整个并网光伏发电系统的利用率，增加经济效益。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种并网光伏发电系统的混成控制装置及其控制方法，它可以克服现有技术的不足，是一种利用混成控制理论中的有限状态机理论对并网光伏发电系统的工作状态进行划分，在有光照条件和无光照条件下分别采取不同的子控制系统进行控制，提高整个并网光伏发电系统的利用率，其结构简单、方法易行。

本发明的技术方案：一种并网光伏发电系统的混成控制装置，包括含有光伏阵列、功率开关器件、变压器和电网的光伏发电系统，其特征在于它包括至少两组电压采样电路、至少三组电流采样电路、双通道A/D转换模块、驱动电路和保护电路、控制单元、显示单元、三通道A/D转换模块、加减运算电路及谐波和无功电流检测模块；所述一组电压采样电路和一组电流采样电路的输入端采集光伏系统的输出电压和电流，其输出端连接双通道A/D转换模块的输入端；所述控制单元的输入端连接双通道A/D转换模块的输出端和三通道A/D转换模块的输出端，其输出端连接驱动电路和保护电路的输入端和显示模块的输入端；所述驱动电路和保护电路的输出端将信号传送到光伏系统中的功率开关器件中；所述三通道A/D转换模块的输入端连接加减运算电路的输出端；所述加减运算电路的输入端连接另一组采集变压器进端电流信号的电流采样电路的输出端和谐波和无功电流检测模块的输出端；所述谐波和无功电流检测模块的输入端连接采集变压器出端电压电流信号的另一组电压采样电路和第三组电流采样电路的输出端。

所述电压采样电路由电压互感器PT、电阻R15、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电容C11、电容C12、二极管D11、二极管D12、电感L11和电感L12构成；其连接为常规连接。

所述电流采样电路由电压互感器CT、电阻R25、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电容C21、电容C22、二极管D21、二极管D22、电感L21和电感L22构成；其连接为常规连接。

所述控制单元由DSP芯片、单片机芯片和CY7C136芯片构成，所述DSP芯片的输入端连接双通道A/D转换模块的输出端和三通道A/D转换模块的输出端，其输出端连接驱动电路和保护电路的输入端，同时与单片机芯片呈双向连接；所述单片机芯片的输出端连接显示模块的输入端。

所述DSP芯片采用TMS320F206DSP芯片，所述单片机芯片采用P89V51RD2芯片。

所述驱动电路和保护电路由光电隔离电路和功率放大电路组成，其连接为常规连接。

一种并网光伏发电系统的混成控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)分析并网光伏发电系统的工作模式，得出工作模式的个数；在有光照的情况下，光伏阵列有电能的输出，向电网提供电能，将此工作模式称为子模式1；在没有光照的条件下，光伏阵列没有电能的输出，但是对于此时的并网光伏系统采取控制，使其向电网提供无功和抑制谐波电流，此工作模式称之为子模式2；

(2)根据光伏阵列有无电能的输出，光伏阵列电能的输出与光照强度是否有关，设定两种工作模式之间的转换条件，即：当光照强度S≥0.1Kw/m²时且光伏阵列有电能输出，系统工作在子模式1，当光照强度S＜0.1Kw/m²时，光伏阵列没有电能的输出，系统工作模式切换到工作模式2，反之亦然；