预览加载中，请您耐心等待几秒...

一种光伏并网与电能质量复合控制系统的设计.pdf

预览
1/6
2/6
3/6
4/6
5/6
6/6

在线预览结束，喜欢就下载吧，查找使用更方便

下载提示 文本预览

如果您无法下载资料，请参考说明：

1、部分资料下载需要金币，请确保您的账户上有足够的金币

2、已购买过的文档，再次下载不重复扣费

3、资料包下载后请先用软件解压，在使用对应软件打开

第３６卷第４期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．４ ２０１２年２月２５日Ｆｅｂ．２５，２０１２ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０４．００８ 一种光伏并网与电能质量复合控制系统的设计 施大发１，王晓２，３，陈燕东２，肖萍２，熊桥坡２ （１．湖南省机电职业技术学院，湖南省长沙市４１０１５１；２．湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市４１００８２； ３．湖南省电力公司超高压管理局，湖南省长沙市４１０００４） 摘要：结合光伏并网发电系统和有源电力滤波器，研究了一种既能够并网发电，又可以实现无功补 偿、电网谐波电流滤除的新型系统。提出了适用于该系统的无差拍复合控制策略，并给出了该策略 的原理和复合指令的计算方法。最后，搭建了仿真模型和实验平台，给出了该系统的具体实现方 案。运行数据验证了系统结构和控制策略的有效性和合理性。 关键词：光伏并网；无功补偿；有源滤波；无差拍控制；复合指令；电能质量 ０引言算和无差拍电流跟踪控制。理论研究表明了该系统 的合理性，仿真和实验结果验证了控制策略的正 太阳能以其不竭性和环保优势已成为当今世界 确性。 最具运用前景的新能源之一。在国外，光伏发电技 术已得到深入研究和推广［１］，而光伏并网发电是光１ＰＧ－ＰＱＣ的无差拍复合控制结构 伏发电的主要发展趋势之一。与此同时，随着国内 为了实现并网、无功及谐波补偿功能，需要通过 工业化进程的加快，大量的非线性和冲击性负载随 求取逆变器的开关模式来实现并网有功、无功和谐 之涌现，由这些负载所产生的谐波及无功电流对公 波电流的跟踪。本文提出的无差拍复合控制方法， 共电网的污染也日益严重［２－４］，传统的无源滤波器越 主要包括指令信号计算和无差拍电流跟踪控制。指 来越不能满足电能质量的要求，因此，电能质量调节 令信号计算将有功电流（光伏并网能量输出、直流侧 器也成为近年来国内外研究的热点。 电压的能量交换）、无功电流和谐波电流统一起来， 电能质量调节器和光伏并网发电技术虽然运用 形成复合控制电流指令；无差拍电流跟踪控制（包含 前景广阔，但是均有不足，制约着其发展。例如：光 抗干扰前馈校正）使系统实现对指令电流的快速、无 伏并网发电装置只能在白天工作，晚上要切离电网， 差跟踪，易于工程应用的比例系数调节校正。无差 影响了设备利用率，频繁投切时更会对电网稳定造 拍复合控制结构如图１所示。 成影响；两者应用成本较高，经济性不明显。 直流侧稳定比例—积分（ＰＩ）调节器生成稳定直 针对两者的不足，本文利用两者拓扑结构的相 流侧电压的调节信号。光伏阵列最大功率点跟踪 似性，对其功能进行了拓展，提出了光伏并网及电能 （ＭＰＰＴ）控制保证光伏阵列工作在最大功率点，并 质量控制系统（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄａｎｄｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙ 生成光伏并网有功信号。利用瞬时功率理论完成无 ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ＰＧ－ＰＱＣ）。它是一种既能够并网发 功及谐波电流检测，并复合稳定直流侧和并网发电 电，又可以实现无功补偿、电网谐波电流滤除［５］的新 所需的有功信号，生成复合控制电流指令。无差拍 型系统。文献［６－７］和文献［８－９］分别对光伏并网系 电流跟踪算法保证了输出电流的快速、无差跟踪。 统（ＰＶＧＳ）和有源电力滤波器（ＡＰＦ）提出过控制策 该系统的控制结构如图２所示。图中：ＰＬＬ为数字 略，但对于ＰＧ－ＰＱＣ，需要对其进行复合控制。本文 锁相环，检测相电网电压过零点后实现数字相位 基于该系统能否获得良好的性能对其控制策略进行Ａ 跟踪，保证控制精度；Ｋ为无功补偿开关，闭合时只 研究，提出了无差拍复合控制方法，包括指令信号计 检测负载中的谐波电流，断开时检测无功和谐波电 流三相负载电流经过和低通滤 ；ｉｘ（ｘ＝ａ，ｂ，ｃ）Ｃａｂｃ－ｐｑ 收稿日期：；修回日期：。波器滤波后得到的是基波有功直流分量 ２０１１－０６－０２２０１１－０９－１６（ＬＰＦ）ｉｐ； 国家自然科学基金资助项目（６０４７４０４１）；国家高技术研究发为由计算出的光伏阵列并网有功直流分 ｉｐｖＭＰＰＴ 展计划计划资助项目湖南省教育 （８６３）（２００４ＡＡ００１０３２）；量为直流侧稳定所需的有功电流直流分量 ；Δｉｐ。 厅科研项目（１１Ｃ０４８１）。 —０４— ·绿色电力自动化·施大发，等一种光伏并网与电能质量复合控制系统的设计 图１ＰＧ－ＰＱＣ无差拍复合控制框图 Ｆｉｇ．１Ｄｅａｄ－ｂｅａｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆＰＧ－ＰＱＣ 功电流的实时检测，通过三相至两相的坐标变换把 三相瞬时电流变换到两相坐标系上得到 ｉａ，ｉｂ，ｉｃ， 和及和中基波分量所对应的瞬 ｅαｅβｉαｉβ。ｉａ，ｉｂ，ｉｃ 时无功电流和瞬时有功电流为直流量常数而 ｉｆｑｉｆｐ， 高