防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及调节电变量的装置或方法技术领域，尤其涉及一种防止光伏并网电压 越限的逆变器无功调节控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源危机问题的日益突出，可再生能源越受到人们的青睐，尤其是清洁、无污 染、资源分布广、开采方便的太阳能。光伏发电作为一种高效利用太阳能的形式在全球范围 内迅速增长。光伏并网可以在低压侧直接并网也可以经升压变压器后并网。光伏电源并入 配电网后使原来的单电源辐射状结构变成了多电源结构，改变了原来的潮流方向和大小， 随着光伏渗透率的提高，光伏并网对配电网电压的影响越来越大。需要解决光伏并网后导 致并网点电压越限问题。现有改善配电网电压越限的主要技术手段有：变压器有载调压、电 容器组补偿、有源滤波器（APF)补偿、静止无功发生器（SVG)补偿等，这些技术手段需要增 加硬件投入，并不适合于所有接入光伏的配电网。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种防止光伏并网电压越限的逆变器无功调 节控制方法，所述方法能够使光伏逆变器输出的电压实时响应并网点电压变化，动态分配 光伏逆变器的有功功率和无功功率输出，保证光伏并网点电压始终维持在其上限或以下， 减少逆变器退出运行次数，使光伏发电具备显著、灵活的调压能力。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种防止光伏并网电压越限 的逆变器无功调节控制方法，其特征在于包括如下步骤：
[0005] 1)光伏并网逆变器运行中实时检测并网点处的电压Us，光伏并网点处的电压上限 Uniax为已知量；
[0006] 2)若Us< U _时，逆变器以MPPT控制模式发出有功功率；
[0007] 3)若Us> U _时，逆变器启动无功调节模式，通过调节逆变器的无功功率使得并 网点处的电压队维持在光伏并网点处的电压上限U _。
[0008] 进一步的技术方案在于：无功调节模式具体为：
[0009] 当启动无功调节模式时，记录当前逆变器发出的有功功率Ppv和无功功率Q PV与负 荷消耗的有功功率和无功功率Q P其中上述四个参数满足以下关系：
[0011] 式（1)中R为连接光伏电源的线路电阻，X为连接光伏电源的线路电抗，在MPPT模 式下，QpvS 〇 ;
[0012] 由式⑴可得
[0013] (U0-Us)Us= (Pl-Ppv) R+(Ql-Qpv) X (2)
[0014] 当启动无功调节模式后，控制逆变器发出无功功率来降低并网点电压Us;
[0015] 在逆变器发出有功功率Ppv下，为使并网点电压U 5降到光伏并网点处的电压上限 Uniax，逆变器发出的无功功率V PV满足
[0017] 联立式（2)和式（3)可得逆变器的无功功率增量AQpv为
[0019] 逆变器发出的无功功率V PV为
[0020] Qr Pv= Q PV+AQpv (5)
[0021] 将当前的有功功率Ppv和计算得到的逆变器发出的无功功率Q' PV作为逆变器下 一时刻有功和无功功率参考输入值，然后逆变器进行PQ控制，在无功调节模式下，不限制 逆变器发出有功功率Ppv，通过控制逆变器发出无功功率，使并网点电压维持在电压上限1]_ 处。
[0022] 进一步的技术方案在于：若根据式（2)-(5)得到逆变器下一时刻的无功功率参考 输入值V PV大于〇时，逆变器退出无功调节模式，重新按MPPT模式运行。
[0023] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法只需调节光伏并网逆变器输 入的无功功率和有功功率值，即可有效解决并网点处电压越限问题，使并网点处电压始终 维持在光伏并网点电压的上限或以下，无需额外的硬件，成本低，控制原理简单，能有效减 少逆变器退出运行次数，使光伏发电具备显著、灵活的调压能力，从而改善光伏并网性能， 使光伏发电与配电网之间能有效的运行。
【附图说明】
[0024] 图1是一种单一光伏并网接入配电网系统结构图；
[0025] 其中：1、光伏组件2、逆变器3、配电网。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0028] 总体的，本发明公开了一种防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法， 包括如下步骤：
[0029] 1)光伏并网逆变器运行中实时检测并网点处的电压Us，光伏并网点处的电压上限 Uniax为已知量；
[0030] 2)若Us< U _时，逆变器以MPPT控制模式发出有功功率；
[0031] 3)若Us> U _时，逆变器启动无功调节模式，通过调节逆变器的无功功率使得并 网点处的电压队维持在光伏并网点处的电压上限U _。
[0032] 其中，图1为一种单一光伏并网接入配电网系统结构图，图1中：U。为配电网电压、 队为并网点电压、R为连接光伏电源的线路电阻、X为连接光伏电源的线路电抗、S PV为光伏 向配电网注入容量、Ppv为光伏向配电网发出的有功功率、Qpv为光伏向配电网发出的无功功 率、匕为负荷消耗的有功功率，Q ^3负荷消耗的无功功率，其中S PV= P PV+jQPV。
[0033] 启动逆变器进行并网，逆变器运行初期以MPPT控制为主，且在逆变器最大输出容 量Spv范围内只发出有功功率。逆变器启动后实时检测并网点电压Us，并记录当前逆变器发 出有功功率Ppv和无功功率Q pv。配电网正常电压U。、连接光伏电源的线路阻抗X和光伏并 网点处的电压上限Uniax为已知量。
[0034] (1)若UsS U _时，逆变器以MPPT控制模式发出有功功率。
[0035] (2)若队> Uniax时，逆变器启动无功调节模式，并记录当前逆变器发出的有功功率 Ppv O
[0036] 逆变器发出有功功率Ppv、无功功率Qpv与负荷消耗有功功率、无功功率W满足以 下关系
[0038] 式⑴中：R为连接光伏电源的线路电阻，在MPPT模式下，Qpv为0。
[0039] 由式（1)可得
[0040] (U0-Us)Us= (Pl-Ppv) R+(Ql-Qpv) X (2)
[0041] 当启动无功调节模式后，需要逆变器发出无功功率来降低并网点电压。
[0042] 在逆变器发出有功功率Ppv下，为使并网点电压降到电压上限Uniax，逆变器发出的 无功功率Q' pv满足
[0043] (U0-Unax) Unax = (P L-Ppv) R+ (Ql-Q /PV) X (3)
[0044] 联立式（2)和式（3)可得逆变器的无功功率增量AQpv为
[0046] 逆变器发出的无功功率Q' "为
[0047] Qr pv= Q pv+AQpv (5)
[0048] 将当前的Ppv和计算得到的Q' PV作为逆变器下一时刻有功、无功功率参考输入 值，对逆变器进行PQ控制。
[0049] 在无功调节模式下，不限制逆变器发出有功功率，通过控制逆变器发出无功功率， 使并网点电压维持在电压上限Uniax处。
[0050] 若根据式（2)_式（5)得到逆变器下一时刻的无功功率参考输入值Q' PV大于0， 逆变器退出无功调节模式，重新按MPPT模式运行。
[0051] 所述方法只需调节光伏并网逆变器输入的无功功率和有功功率值，即可有效解决 并网点处电压越限问题，使并网点处电压始终维持在光伏并网点电压的上限或以下，无需 额外的硬件，成本低，控制原理简单，能有效减少逆变器退出运行次数，使光伏发电具备显 著、灵活的调压能力，从而改善光伏并网性能，使光伏发电与配电网之间能有效的运行。
【主权项】
1. 一种防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 光伏并网逆变器运行中实时检测并网点处的电压Us，光伏并网点处的电压上限1]_ 为已知量； 2) 若Us<U_时，逆变器以MPPT控制模式发出有功功率； 3) 若队>Uniax时，逆变器启动无功调节模式，通过调节逆变器的无功功率使得并网点 处的电压队维持在光伏并网点处的电压上限U_。2. 如权利要求1所述的防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法，其特征在 于无功调节模式具体为： 当启动无功调节模式时，记录当前逆变器发出的有功功率Ppv和无功功率QPV与负荷消 耗的有功功率和无功功率QP其中上述四个参数满足以下关系：式（1)中R为连接光伏电源的线路电阻，X为连接光伏电源的线路电抗，在MPPT模式 下，QpvS〇 ; 由式⑴可得 (U0-Us)Us= (Pl-Ppv)R+(Ql-Qpv)X(2) 当启动无功调节模式后，控制逆变器发出无功功率来降低并网点电压Us; 在逆变器发出有功功率Ppv下，为使并网点电压Us降到光伏并网点处的电压上限U_， 逆变器发出的无功功率Q' PV满足 (U0-UnJUnax= (Pl-Ppv)R+(Ql-QrPV)X(3) 联立式（2)和式（3)可得逆变器的无功功率增量AQpvS逆变器发出的无功功率Q'PVS QrPv=Qpv+aQpv⑶ 将当前的有功功率Ppv和计算得到的逆变器发出的无功功率Q' PV作为逆变器下一时 刻有功和无功功率参考输入值，对逆变器进行PQ控制，在无功调节模式下，不限制逆变器 发出有功功率Ppv，通过控制逆变器发出无功功率，使并网点电压维持在电压上限Uniax处。3. 如权利要求2所述的防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法，其特征在 于：若根据式（2)-(5)得到逆变器下一时刻的无功功率参考输入值Q'PV大于O时，逆变器 退出无功调节模式，重新按MPPT模式运行。
【专利摘要】本发明公开了一种防止光伏并网电压越限的逆变器无功调节控制方法，涉及调节电变量的装置或方法技术领域。所述方法包括如下步骤：光伏并网逆变器运行中实时检测并网点处的电压US，光伏并网点处的电压上限Umax为已知量；若US≤Umax时，逆变器以MPPT控制模式发出有功功率；若US＞Umax时，逆变器启动无功调节模式，通过调节逆变器的无功功率使得并网点处的电压US维持在光伏并网点处的电压上限Umax。所述方法能够动态分配光伏逆变器的有功功率和无功功率输出，保证光伏并网点电压始终维持在其上限或以下，减少逆变器退出运行次数，使光伏发电具备显著、灵活的调压能力。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/38
【公开号】CN105226675
【申请号】CN201510766059
【发明人】张战彬, 石磊磊, 韩胜峰, 翟红侠, 岳素华, 赵路新, 韩天华, 徐华博, 贾清泉, 王宁, 高朋
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司邢台供电分公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年11月11日