[发明专利]一种维持并网光伏发电系统直流母线电压稳定的方法

说明书

本发明属于电力技术领域，尤其是涉及一种维持并网光伏发电系统直流母线电压稳定的方法，用于光伏发电系统中，所述光伏发电系统包含有：光伏电池模块、Boost变换器、逆变器、滤波器及输电线路、1号开关K1、2号开关K2、3号开关K3、蓄电池。本发明具有以下主要有益技术效果：在光伏电池端口电压偏低时仍能维持直流母线电压稳定，扩宽光伏电池工作范围，提高光伏电池利用率，减少能量浪费，同时可有效提高系统并网电能质量，减少入网前的滤波压力和投资；蓄电池直接并联于光伏电池两侧充电，减少双向变换器建设成本。

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其是涉及一种维持并网光伏发电系统直流母线电压稳定的方法。

背景技术

光伏发电系统受光照、温度等外界环境因素的影响很大。并网光伏发电系统拓扑结构如图1所示，前级Boost变换器由开关S、电感L、电容C组成，当开关S闭合时，电流i_L流过电感线圈L，电能以磁能形式储在电感线圈L中，电容C向负载放电，当开关S断开时，线圈L两端电压U_L极性改变，U_L与电源Upv串联，以高于直流母线额定电压Udc*的电压向电容C和负载供电，高于Udc*时，电容有充电电流，等于Udc*时，充电电流为零，当其有降低趋势时，电容向负载R放电。当电源电压Upv偏低，电容C充电时存储的能量少于电容C放电时向负载提供的能量时，电容C两端电压也即直流母线Udc将失去稳定甚至降压运行。

Boost电路在电流连续状态下存在关系：Udc=Upv/(1-D)，式中Upv为光伏电池端口电压，Udc为直流母线电压，D为Boost变换器导通占空比，通过控制D实现光伏电池最大功率跟踪和Upv升压控制。实际Boost变换器存在寄生电阻，考虑效率时，Boost变换器升压能力有限，光伏电池端口电压偏低时，直流母线电压无法满足逆变要求。

后级并网逆变器的控制引入直流电压反馈，通过PI调节器进行直流母线电压的无静差控制，同时引入交流电流反馈实现并网单位功率因数正弦波电流控制，有效控制并网电能质量。系统通过逆变器控制技术控制直流母线电压稳定，在光伏电池电压偏低，经变换器有限升压仍达不到直流母线电压逆变要求时，直流母线Udc出现大幅度波动甚至降压运行，并网电能质量变差。

为维持光伏电池电压偏低时直流母线电压稳定，除了对逆变器拓扑结构与控制技术进行改进外，常用技术措施有：(1)定电压跟踪方法，将光伏电池输出电压控制在其最大功率点附近的某一定电压处，经变换器升压可满足直流母线逆变电压要求；(2)最大功率跟踪方法下增加串联光伏电池单元数目，提高光伏电池电压Upv，经Boost变换器升压达到直流母线可逆变电压要求；(3)采用带储能光伏发电系统结构，蓄电池经双向变换器并接于直流母线，在光伏电池电压偏低时起支撑母线电压作用；(4)采用多级升压拓扑结构，使经多级升压后的Udc满足逆变电压要求。

为维持光伏电池电压偏低时直流母线电压稳定，定电压跟踪方法以牺牲效率换取直流母线电压稳定，光伏电池未工作于最大功率点，造成能量浪费；增加串联光伏电池单元数目与采用多级升压拓扑结构方法将增大电源内部损耗和系统建设成本，光伏电池利用率有限；带储能光伏发电系统结构配备有双向变换器，成本高且控制复杂，蓄电池并联于直流母线，光伏电池端口电压偏低时，导致并联电源电压不平衡问题，对防反充电二极管耐压能力提出较高要求。传统方法均未从根本上解决光伏电池端口电压偏低导致直流母线电压失稳问题，光伏电池利用率有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种维持并网光伏发电系统直流母线电压稳定的方法，用以解决光伏电池端口电压过低时直流母线电压的稳定问题，并在条件适宜时对蓄电池充电，它是采用以下技术方案实现的。

一种维持并网光伏发电系统直流母线电压稳定的方法，用于光伏发电系统中，所述光伏发电系统包含有：光伏电池模块、Boost变换器、逆变器、滤波器及输电线路；