[00126755]分布式光伏并網發電與電網無功控制一體化裝置及其并網優化控制系統

本項目為河南省省院科技合作項目,項目編號：092106000035 本項目研發的分布式光伏并網發電與電網無功控制一體化裝置及其并網優化控制系統,能夠根據當地供電與用電情況實現并網有功與無功的優化控制。當光伏電池輸出能量時,逆變器將直流電變換成交流電輸送到電網上,同時有選擇地對電網進行無功補償。當光伏電池停止輸出時,逆變器單獨對電網進行無功補償。這就實現了一套裝置的多功能使用,既改善了電網的電能質量又提高了整個系統的利用率。而且,無功補償功能不受光伏輸出能力的影響。同時,由于系統始終并在電網上保持工作狀態,光伏電池輸出能量能隨時變送出去,這就省去了重復的并列與解列動作,實現了光伏系統的柔性并網,具有重大的實際應用價值。 本項目的研究內容主要包括： ①以發電狀態、用電負荷情況為變量的非線性時變并網發電與電網無功控制系統的優化控制算法; ②并網逆變器與電網之間的影響,包含電網相位檢測與同步、孤島檢測、與分布式電網的有功功率與無功功率的解耦控制以及柔性并網技術; ③三電平逆變器主電路及控制電路的設計,包含PWM驅動電路、直流側電壓電流檢測電路、電網電壓鎖相環電路、逆變器輸出電流檢測電路; ④最大功率跟蹤（MPPT）系統,它使太陽能電池功率輸出最大化。 在系統優化控制上,采用有功負荷與無功負荷預測優化控制算法,優化過程是反復在線進行的,在模型失配、時變、干擾等引起不確定性時能夠及時彌補,這種優化策略,兼顧了理想優化和實際存在的不確定性的影響,在復雜的工業環境中,比建立在理想條件下的最優控制更加實際有效。 光伏并網控制及無功補償方面,借鑒了交流異步電動機中的矢量控制和直接轉矩控制的基本思想。進行無功補償時根據瞬時無功功率理論,將 三相系統電壓、電流轉換為旋轉的dq坐標系上的矢量,從而實現對逆變器輸出電流的有功和無功分量的解耦控制。通過適當的調節逆變電路交流側輸出電壓的相位和幅值,實現動態調節逆變器輸出的有功電流和無功電流的大小和方向。 逆變部分采用了三電平拓撲結構,雖然控制相對比較復雜,但是可以用較低開關頻率得到符合要求的波形,可以提高裝置效率與減小濾板器件。 最大功率跟蹤硬件部分采用Boost升壓電路,把太陽能電池的電壓穩定在600V左右（由太陽能電池板的數量與管理系統來設置）,最大功率跟蹤軟件算法采用擾動觀察法,這種電路結構與方法是目前光伏并網設備中普遍采用且比較成熟的方法。