一种光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光伏发电系统并网无功控制和谐波控制，属于可再生光伏发电系统并 网控制领域，具体涉及的是光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 能源和环境危机已经成为影响人类持续发展的重要问题，清洁、可再生能源的利 用是解决这一问题的根本途径。随着风力发电、光伏发电、波浪发电等可再生能源发电技术 的成熟，越来越多的可再生能源发电系统以分布式形式接入电网，满足人们日常生产、生活 用电的需求。
[0003] 光伏发电系统以资源普遍、无污染、设备可靠且不受地域限制的优点，近年来得到 大规模的开发。光伏不仅可以集中供电或者并网运行，光伏发电系统亦可以和建筑相结合， 从而提高光伏系统的土地利用率。随着国家对光伏产业的扶持，允许独立光伏电站并网接 入，越来越多的企业积极参与光伏电站的建设，不仅满足自身的电能需求，同时还能将多余 的电量送入电网，带来效益。随着企业自备光伏发电系统的大量应用，用户侧电能质量必 须需要得到满足，而电能质量主要体现为谐波和功率因素。光伏发电系统的并网会带来大 量的谐波，会影响设备的寿命，同时也会污染电网电能质量；由于光伏发电输出只有有功功 率，必然造成用户接入侧功率因素的变化，由此影响系统电能质量。
[0004] 因此当企业自备光伏发电系统时，必须通过一定的技术手段治理无功电压和谐波 污染问题，需要配置无功补偿设备，以提高用户侧计入的功率因素，从而提高用户侧电能质 量。本发明从系统的角度解决付光伏接入的无功补偿和谐波消除问题。
【发明内容】
[0005] 针对目前企业自备光伏发电系统并网接入的用户侧电能质量问题，提出了一种光 伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统及方法，已解决光伏并网的无功能电压控制问 题。
[0006] 为达到上述目标，本发明以如下技术方案实现：
[0007] -种光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统，其特征在于，包括：一数据采 集电路模块，用于采集系统运行数据，采集的该数据包括光伏电池直流输出电压，光伏并网 逆变器直流侧、交流侧电压、电流和相角；逆变器交流侧谐波电压、电流；光伏并网变电站 低压母线电压、电流和功率因素；
[0008] -光伏最大功率跟踪模块，通过控制光伏电池输出端直流电压值实现光伏电池的 最大功率跟踪；
[0009] 一光伏并网逆变器模块，通过电流、电压控制产生PWM波形控制并网逆变器，将采 集得到的并网接入点电流通过采集并网端电流和参考电流进行PI控制得到电压参考量， 再通过和采集电压进行比较并通过PI控制获得光伏并网电压参考值从而指导产生PWM 波；
[0010] -无功补偿控制模块，其作用是控制无功补偿电容器无功功率输出，以调节用户 并网接入电压值和功率因素，满足用户并网的电压和功率因素要求。
[0011] 一种光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制，该方法包括以下步骤：
[0012] 1)测量得到光伏电站并网接入前用户实际负载功率I\+jQp用户变电站接入从
【主权项】
1. 一种光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统，其特征在于，包括：一数据采 集电路模块，用于采集系统运行数据，采集的该数据包括光伏电池直流输出电压，光伏并网 逆变器直流侧、交流侧电压、电流和相角；逆变器交流侧谐波电压、电流；光伏并网变电站 低压母线电压、电流和功率因素； 一光伏最大功率跟踪模块，通过控制光伏电池输出端直流电压值实现光伏电池的最大 功率跟踪； 一光伏并网逆变器模块，通过电流、电压控制产生PWM波形控制并网逆变器，将采集得 到的并网接入点电流通过采集并网端电流和参考电流进行PI控制得到电压参考量，再通 过和采集电压进行比较并通过PI控制获得光伏并网电压参考值从而指导产生PWM波； 一无功补偿控制模块，其作用是控制无功补偿电容器无功功率输出，W调节用户并网 接入电压值和功率因素，满足用户并网的电压和功率因素要求。
2. -种光伏发电系统并网综合无功补偿控制方法，其特征在于，该方法包括W下步 骤： 1) 测量得到光伏电站并网接入前用户实际负载功率用户变电站接入从电网吸 收的功率Pc+jQ。，并计算得到用户变电站功率因素
，可知光伏电站接入 前功率之间的关系；P^jQ^= ?。+^'9。，假设电网公司对用户接入功率因素的要求为；cosa ; 其中町用户侧负载有功功率、Q L为用户侧负载无功功率，P e为用户从电网吸收的有功功率、 Qe为用户从电网吸收的无功功率、j为功率的向量描述，cos a为系统功率因素、CGS妍为电 网公司要求用户侧功率因素； 2) 测量得到光伏系统输出功率有功功率Pv，计算得到光伏系统接入后用户变电站功率 因素：
3) 光伏接入后需要无功补偿量为斯，此时功率因素角为A，计算光伏系统接入前后功 率因素角的变化必须满足；tan界2二^ tan妍< ^ ; ()P 4) 从步骤（3)得此时当光伏电站接入无功补偿设备需要提供的无功补偿 量至少为由此来控制无功补偿设备无功输出。
3. 根据权利2所述的光伏发电系统并网综合无功补偿控制方法，其特征在于，当光伏 (} P 电站接入时，无功补偿量和负载W及光伏有功出力存在公关系，变换公式可知在系 统无功步长容量一定时，光伏的有功出力受到限制C 因此，当用户自备光伏发 iJi 电系统时，同时安装无功补偿设备，并且无功补偿设备容量和光伏发电系统容量相互匹配，
w提高用户侧功率因素。
【专利摘要】本发明公布了一种光伏并网综合无功补偿控制方法及系统，涉及光伏发电控制技术领域。本发明利用数据采集电路和控制电路实现光伏发电并网接入的综合自动无功补偿和谐波控制。通过数据采集单元获得光伏并网前后系统侧功率因素、光伏发电的最大功率跟踪以及并网谐波，根据光伏电站最大输出功率、光伏并网谐波、光伏并网后用户侧功率因素等要求，确定无功补偿电容器投切容量。本发明的优点是能够综合考虑光伏并网带来的系统无功电压控制和谐波问题，通过逆变器消谐和无功就地平衡，实现无功补偿设备和光伏输出功率的协调控制以提高系统接入的电能质量。
【IPC分类】H02J3-18, H02J3-38
【公开号】CN104600719
【申请号】CN201510050581
【发明人】蔡昌春, 邓立华, 薛云灿, 胡钢, 张建勇
【申请人】河海大学常州校区
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月30日