电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法

摘要

本发明公开了一种电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法。首先分析电网电压不平衡下光伏发电的功率控制和电流谐波产生机理，包括功率指令和电流指令计算方法，并提出引入α、β调节系数对谐波电流进行灵活调节。再对电网电压不平衡下光伏发电谐波电流特性进行分析计算，包括光伏发电的电流总谐波畸变率及功率波动分析和奇次谐波电流解析计算及分析。在此基础上，考虑各次谐波电流和功率波动限制，建立电压不平衡下光伏发电既满足总谐波畸变率、同时又能满足单次谐波限制的电流调节系数算法及控制方法。最后相关计算公式，得到电网电压不平衡下光伏发电的三相指令电流。本发明能够实现光伏发电功率波动和注入电网谐波的灵活控制。

主权项

1.电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：1）根据电网电压不平衡下光伏发电的功率控制方法和电流谐波产生机理，得到功率指令P_r、Q_r：1.1）采用电导增量法得到光伏阵列最大功率点参考电压u_dcr，与直流电压u_dc比较后经比例积分器生成有功功率指令P_r；1.2）无功则有恒功率因数和恒电压两种控制方式，功率因数为时根据P_r计算无功功率指令，恒电压时则由光伏逆变器端电压有效值U与指令值U_r的偏差经比例积分器生成，由于电流跟踪采用电感电流反馈，减去滤波电容无功后得到逆变器的无功功率指令Q_r；2）引入调节系数α、β对谐波电流进行灵活调节；两种调节系数的确定方法，分别为：方式1：满足无功波动和3次谐波限值I_3r，计算调节系数α、β；$\alpha =\frac{n-\Delta Q_r}{n-(1+\mathrm{n\Delta }{Q}_r)}$$[3U^{+}{I}_{3r}n(\alpha +1)\beta +2P_r(\mathrm{\alpha n}+1)]·\sqrt{[({\mathrm{\alpha n}}^2+1)+n(\alpha +1)\beta ]\sqrt{{({\mathrm{\alpha n}}^2+1)}^2-{\left[n(\alpha +1)\beta \right]}^2}}-$$P_{r}n(\alpha +1)(\mathrm{\alpha n}+1)\beta -2P_r({\mathrm{\alpha n}}^2+1)(\mathrm{\alpha n}+1)=0$上式中：n为电网电压负序不平衡度，ΔQ_r为无功波动限值，U⁺为光伏发电端电压正序分量有效值；方式2：满足有功波动和3次谐波限值I_3r，计算调节系数α、β；$\alpha =\frac{\Delta P_r(1-\mathrm{\beta n})-n(1-\beta )}{n[1-\beta +\Delta P_r(\beta -n)]}$$[3U^{+}{I}_{3r}n(\alpha +1)\beta +2P_r(\mathrm{\alpha n}+1)]·\sqrt{[({\mathrm{\alpha n}}^2+1)+n(\alpha +1)\beta ]\sqrt{{({\mathrm{\alpha n}}^2+1)}^2-{\left[n(\alpha +1)\beta \right]}^2}}-$$P_{r}n(\alpha +1)(\mathrm{\alpha n}+1)\beta -2P_r({\mathrm{\alpha n}}^2+1)(\mathrm{\alpha n}+1)=0$上式中，n为电网电压负序不平衡度，ΔP_r为有功波动限值，U⁺为光伏发电端电压正序分量有效值；3）计算电网电压不平衡下光伏发电的三相指令电流i_r(t)：$i_r\left(t\right)=\frac{P_r[u^{+}\left(t\right)+{\mathrm{\alpha u}}^{-}\left(t\right)]+Q_r[u_{\perp }^{+}\left(t\right)+{\mathrm{\alpha u}}_{\perp }^{-}\left(t\right)]}{{\left|u^{+}\left(t\right)\right|}^2+(1+\alpha ){\mathrm{\beta u}}^{+}\left(t\right)u^{-}\left(t\right)+{\alpha \left|u^{-}\left(t\right)\right|}^2}$上式中，u⁺(t)、u^-(t)分别为光伏发电端电压空间矢量的正负序分量，u_⊥⁺(t)、u_⊥^-(t)分别为光伏发电端电压正交矢量的正负序分量，P_r和Q_r为功率指令，α、β为调节系数。