【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，屬于光伏逆變器輸出控制方法領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、目前光伏逆變器輸出控制方法存在以下問(wèn)題：
2、1、光伏逆變器輸出側(cè)易功率過(guò)載
3、由于光伏逆變器的輸出功率受到光照強(qiáng)度、溫度和電網(wǎng)負(fù)載側(cè)反饋等因素的影響，具有一定的波動(dòng)性。而傳統(tǒng)的控制方法往往無(wú)法準(zhǔn)確檢測(cè)和調(diào)整逆變器的電流和電壓，使其無(wú)法及時(shí)調(diào)整逆變器輸出功率以適應(yīng)負(fù)載側(cè)功率需求。當(dāng)輸出功率突然增加時(shí)，逆變器可能無(wú)法及時(shí)調(diào)整電流和電壓來(lái)匹配這個(gè)增加，導(dǎo)致過(guò)載現(xiàn)象發(fā)生。這種的功率過(guò)載問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致逆變器內(nèi)部組件的過(guò)熱和損壞，造成逆變器內(nèi)部硬件燒毀和系統(tǒng)故障，損害逆變器的穩(wěn)定性和壽命，同時(shí)還會(huì)影響光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。
4、2、光伏逆變器難以自適應(yīng)平衡輸出電壓幅值與功率幅值
5、傳統(tǒng)光伏逆變器控制方法難以自適應(yīng)平衡負(fù)載側(cè)的功率需求與輸出電壓幅值之間的關(guān)系。光伏逆變器的任務(wù)是將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并將其提供給負(fù)載側(cè)。然而負(fù)載側(cè)的功率需求是不穩(wěn)定的，其會(huì)隨著時(shí)間不斷波動(dòng)。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)往往難以有效地根據(jù)負(fù)載側(cè)的功率需求來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓幅值，會(huì)導(dǎo)致能量浪費(fèi)或無(wú)法滿足負(fù)載側(cè)的需求，從而影響系統(tǒng)整體性能。這種無(wú)法有效滿足負(fù)載側(cè)功率需求的問(wèn)題，在其嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致光伏逆變器控制系統(tǒng)的崩潰以及電力供應(yīng)的中斷，同時(shí)也會(huì)對(duì)負(fù)載側(cè)設(shè)備產(chǎn)生損害，降低整體光伏發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于解決上述問(wèn)題，進(jìn)而提出一種適用于光伏逆
2、步驟一、構(gòu)建光伏逆變器輸出電壓與電流初始模型；
3、步驟二、構(gòu)建光伏逆變器輸出有功與無(wú)功功率初始模型；
4、步驟三、建立有功約束下光伏逆變器輸出功率-電壓關(guān)系，使有功功率部分與電壓的自適應(yīng)均衡性；
5、步驟四、建立無(wú)功約束下光伏逆變器輸出功率-電壓關(guān)系，使無(wú)功功率部分與電壓的自適應(yīng)均衡性。
6、進(jìn)一步地，步驟一中，光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型為：
7、
8、式中，udc是光伏逆變器直流側(cè)輸入電壓；uk是光伏逆變器各橋臂上的中點(diǎn)輸出電壓(k＝a,b,c)；uok為濾波電容cf上的電壓，即光伏逆變器的輸出電壓；ik是濾波電感l(wèi)f上的電流；iok為光伏逆變器的輸出的電流；tk為光伏逆變器三相橋臂功率管對(duì)應(yīng)的開關(guān)量。
9、進(jìn)一步地，步驟一中，將光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型通過(guò)dq坐標(biāo)變換，得到光伏逆變器的統(tǒng)一輸出電壓與電流模型：
10、
11、式中，ω為基波角頻率；id、iq為ik電流在同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中d、q軸的分量；ud、uq為uk在d、q軸的分量；uod、uoq為uok在d、q軸的分量；id、iq為ik在d、q軸的分量；iod、ioq為iok在d、q軸的分量；kd、kq是變換后的光伏逆變器三相橋臂上的開關(guān)控制量。
12、進(jìn)一步地，步驟二中，在光伏逆變器向交流母線傳輸功率的過(guò)程中，標(biāo)記us為交流母線電壓usk的幅值；uo為濾波電容cf上的電壓，同時(shí)也表示光伏逆變器輸出電壓uok的幅值，θ為和向量之間的夾角；zline＝rline+jxline表示傳輸線路l的阻抗，rline表示傳輸線路電阻，xline表示傳輸線路電抗，得到光伏逆變器輸出有功與無(wú)功功率初始模型：
13、
14、式中，p為光伏逆變器輸出有功功率，q為光伏逆變器輸出無(wú)功功率，φ表示傳輸線路的阻抗角；
15、將光伏逆變器輸出功率輸出模型進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：
16、
17、進(jìn)一步地，步驟三中，建立有功約束下光伏逆變器輸出功率-電壓關(guān)系：
18、將交流負(fù)載對(duì)象等效為可變阻性負(fù)載r，通過(guò)r的變化來(lái)模擬交流側(cè)需求功率pl的變化；當(dāng)光伏逆變器輸出有功功率p達(dá)到最大有功功率pmax后，光伏逆變器輸出電壓幅值會(huì)從額定值un下降到u1；虛擬補(bǔ)償電壓u'維持光伏逆變器端口輸出電壓平衡，即得到此時(shí)u1的表達(dá)式為：
19、
20、當(dāng)pl>pmax時(shí)，u'能夠補(bǔ)償光伏逆變器輸出電壓至額定電壓幅值un，以滿足交流對(duì)象側(cè)的需求功率pl；r1exp為光伏逆變器輸出電壓補(bǔ)償后的理想負(fù)載，且滿足r1exp＝un2/pl。
21、進(jìn)一步地，步驟三中，由u1的表達(dá)式可得補(bǔ)償電壓u'的表達(dá)式為：
22、
23、式中，u'為有功約束虛擬補(bǔ)償電壓，un為額定值電壓，pmax為最大有功功率，pl為交流側(cè)需求功率。
24、進(jìn)一步地，步驟四中，建立無(wú)功約束下光伏逆變器輸出功率-電壓關(guān)系：
25、設(shè)定光伏逆變器的無(wú)功調(diào)節(jié)范圍是[-qmax1,qmax2]，其中qmax1表示光伏逆變器可以吸收的最大無(wú)功，qmax2表示光伏逆變器可以輸出的最大無(wú)功；交流網(wǎng)絡(luò)電壓us在[usmin,usmax]內(nèi)波動(dòng)，其中，usmin,表示區(qū)間電壓最小值，usmax表示區(qū)間電壓最大值；且滿足usmin＜us0＝un＜usmax，則光伏逆變器端口輸出電壓保持額定值un不變，通過(guò)調(diào)節(jié)q的大小消除交流網(wǎng)絡(luò)電壓us的波動(dòng)對(duì)輸出電壓uo的影響；usmin與usmax的表達(dá)式為：
26、
27、式中，xline表示傳輸線路電抗。
28、進(jìn)一步地，步驟四中，當(dāng)交流網(wǎng)絡(luò)電壓us在[usmin,usmax]區(qū)間外波動(dòng)，光伏逆變器按其最大無(wú)功qmax2減弱因us的波動(dòng)對(duì)自身輸出電壓產(chǎn)生的影響，光伏逆變器端口輸出電壓對(duì)應(yīng)變?yōu)閡2，與額定值un之間存在電壓差，定義無(wú)功約束虛擬補(bǔ)償電壓u”來(lái)平衡差值，通過(guò)下式構(gòu)建具有無(wú)功約束的光伏逆變器電壓源模型：
29、
30、式中，xline表示傳輸線路電抗；usmin表示區(qū)間電壓最小值，usmax表示區(qū)間電壓最大值。
31、本專利技術(shù)還涉及一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制系統(tǒng)，包括一計(jì)算機(jī)模塊，所述計(jì)算機(jī)模塊利用上述的適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法。
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1.一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟一中，光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟一中，將光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型通過(guò)dq坐標(biāo)變換，得到光伏逆變器的統(tǒng)一輸出電壓與電流模型：
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟二中，在光伏逆變器向交流母線傳輸功率的過(guò)程中，標(biāo)記Us為交流母線電壓usk的幅值；Uo為濾波電容Cf上的電壓，同時(shí)也表示光伏逆變器輸出電壓uok的幅值，θ為和向量之間的夾角；Zline＝Rline+jXline表示傳輸線路L的阻抗，Rline表示傳輸線路電阻，Xline表示傳輸線路電抗，得到光伏逆變器輸出有功與無(wú)功功率初始模型：
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟三中，
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟三中，由U1的表達(dá)式可得補(bǔ)償電壓U'的表達(dá)式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟四中，建立無(wú)功約束下光伏逆變器輸出功率-電壓關(guān)系：
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟四中，當(dāng)交流網(wǎng)絡(luò)電壓Us在[Usmin,Usmax]區(qū)間外波動(dòng)，光伏逆變器按其最大無(wú)功Qmax2減弱因Us的波動(dòng)對(duì)自身輸出電壓產(chǎn)生的影響，光伏逆變器端口輸出電壓對(duì)應(yīng)變?yōu)閁2，與額定值Un之間存在電壓差，定義無(wú)功約束虛擬補(bǔ)償電壓U”來(lái)平衡差值，通過(guò)下式構(gòu)建具有無(wú)功約束的光伏逆變器電壓源模型：
9.一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制系統(tǒng)，其特征在于，包括一計(jì)算機(jī)模塊，所述計(jì)算機(jī)模塊利用上述權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟一中，光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟一中，將光伏逆變器的輸出電壓與電流初始模型通過(guò)dq坐標(biāo)變換，得到光伏逆變器的統(tǒng)一輸出電壓與電流模型：
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其特征在于，步驟二中，在光伏逆變器向交流母線傳輸功率的過(guò)程中，標(biāo)記us為交流母線電壓usk的幅值；uo為濾波電容cf上的電壓，同時(shí)也表示光伏逆變器輸出電壓uok的幅值，θ為和向量之間的夾角；zline＝rline+jxline表示傳輸線路l的阻抗，rline表示傳輸線路電阻，xline表示傳輸線路電抗，得到光伏逆變器輸出有功與無(wú)功功率初始模型：
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種適用于光伏逆變器的電壓-功率自適應(yīng)均衡控制方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王艷敏，張偉琦，齊曉波，熊文文，孟慶祝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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