[发明专利]一种自同步电压源型光伏发电并网防冲击技术及装置

说明书

本发明提供了一种自同步电压源型光伏发电并网防冲击技术及装置，包括：基于获取的电网电流参数、原动机输出机械功率给定值得到调速器的原动机输出的机械功率；基于所述电网电流参数、同步发电机参考电压幅值的变化规律，结合励磁控制器的闭环控制方程计算励磁电流；基于所述调速器原动机输出的机械功率利用调速器进行一次调频，并基于所述励磁电流利用励磁调节器进行一次调压，实现光伏发电并网冲击。本发明采用在发电机组增加调速器和励磁控制器的方法，有利于减小光伏电网的冲击,实时调节频率差和电流，维持同步发电机输出电压的恒定。

技术领域

本发明涉及电力系统输电、配电领域，具体涉及一种自同步电压源型光伏发电并网防冲击技术及装置。

背景技术

随着全球能源的减少和环境的不断恶化，节能与环保引起了人们的关注，光伏发电技术因其能源清洁且可再生而在配电网中得到了广泛的应用。

光伏电源的主要组成部分是太阳能电池，而因太阳能电池输出的是直流电，使得逆变技术在光伏发电系统中起着非常重要的作用。为保证更高的灵活性和可调度性，光伏发电系统通常既可与配电网并网运行，又可脱离配电网独立工作即离网运行。两种模式的平滑切换控制是光伏逆变器控制的关键，采取合适的控制方法对于光伏发电系统两种模式的正常运行至关重要。自同步电压源控制技术是改善其并网性能的重要控制手段，但面临并离网冲击问题，在光伏发电系统中，并、离网模式之间切换时往往会因为控制不当而造成电流冲击或者是电压突变，这将对光伏系统及负载造成重要影响。

目前大部分自同步控制并网逆变器的研究主要集中于电流型并网，对于电压型并网的研究相对较少。如果逆变器在离网和并网模式都采用电压型并网，那么孤岛问题和模式切换问题将会变得简单。因此，为了解决孤岛问题和模式切换问题，可以使用自同步电压源型并网模式。但是自同步电压源型并网的输出电压由于控制算法的精度无法达到与电网电压完全一致，同样存在并网冲击电流的问题。自同步电压型并网逆变器的冲击电流抑制问题大都是从控制策略角度来考虑。

考虑到光伏电源的出力存在不稳定性，因此光伏电源的并网与离网间的切换过程就难以避免。通常，重要电力用户都会要求光伏电源的并网与离网不能影响电网的电能质量。为了达到这个要求，常见的方法如下：当控制器检测到电网正常时，光伏系统需要并网运行，从电网吸收功率或馈送功率。切换过程通常是首先调节逆变器输出电压、频率及相位与电网电压一致，PQ控制策略参考值设为负载电流，然后检测电网电压过零点时闭合并网开关，控制策略同时切换为PQ控制，最后调节参考电流为需要给定值。

在上述控制模式下，并网开关闭合时，因只有一相电压过零点，从而会导致其它两相会有很大的冲击电流。在并网的瞬间公共点产生了很大的冲击电流，这将会对电网和逆变器或负荷造成危害。为减小冲击电流，改善切换到并网的效果。首先把并网开关统一控制改成分相控制，通过检测电网电压每相过零点来闭合并网开关，其次因PQ控制离网状态时将不能输出稳定的频率和相位，为保证每相电网电压与逆变器输出电压一致，控制策略必须在所有开关闭合后切换，以确保切换时逆变器输出电压与电网电压幅值、频率及相位相同，使每相过零点切换可以顺利进行。

当光伏发电系统需要脱离电网独立运行时，若采用统一并网开关断开，因三相电压不是同时过零点，导致开关断开时产生电弧，而因控制器输出的突变也将导致逆变器控制信号的突变，进而致使逆变器输出电压突变，因控制策略突然切换而导致逆变器输出电压突变并有一段时间的凹陷，这将严重影响负荷正常工作。为改善这种电弧问题，并网开关断开时也采用分相断开控制，而因开关还未全部断开时还需PQ算法对电流进行有效控制，所以在所有开关完全闭合后将控制策略切换成V/F控制。

一般的方法包括：

1)采用多环反馈控制器实现了并网、离网双模式间的平滑切换；

2)基于abc坐标系控制的切换方法，该方法有效减少了切换过程易产生电压电流冲击的问题；