基于光伏电池的电网功率振荡抑制器

摘要

基于光伏电池的电网功率振荡抑制器属于电网功率振荡抑制技术领域，其特征在于：它是一种基于光伏电池的抑制电网功率振荡的装置，它通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，输出直流电压，然后将直流电逆变成交流电输送给电网，它可向电网发出有功，对电网进行动态的有功调节，同时由于逆变器由电压源型的可快速关断器件组成，又可对系统进行动态的无功调节；正常运行时，向电网输送部分有功功率；当电网出现功率振荡时，根据控制规律，调节电网功率振荡抑制器输出的有功和无功，使电网尽快地恢复稳定；利用了洁净的、可再生能源——太阳能对电网进行动态的功率调节及部分供电，抑制了电网功率振荡，改善了电网的稳定性、提高了系统的阻尼。

主权项

1.基于光伏电池的电网功率振荡抑制器，其特征在于，该抑制器是一种把太阳能转化成直流电，再用光伏逆变器把直流电逆变成交流电的送给电网的电网功率振荡抑制器，所述抑制器含有光伏电池板、光伏逆变器、滤波器、并网变压器、电压互感器、电流互感器和控制器，其中：光伏电池板，把太阳能转化成直流电；光伏逆变器，该逆变器的直流母线与所述光伏电池板的直流输出端相连；滤波器，该滤波器的输入端与光伏逆变器的输出端相连，该滤波器的另一端与下述并网变压器的一端相连；并网变压器，该变压器的输入端与所述滤波器相应的输出端相连，该变压器的输出端与电网相连；电压互感器，即PT，其输入端和滤波器与并网变压器连接端相连，其输出端和下述控制器相应的输入端口相连；电流互感器，即CT，上述滤波器与并网变压器连接线穿过CT，其输出端和下述控制器相应的输入端口相连；控制器，是一种数字控制电路，采用数字信号处理器、单片机、计算机中的任何一种；该控制器按以下步骤实现对电网的有功功率从零到所述光伏电池板最大输出功率之间的调节，对电网的无功功率按向电网输出或从电网吸收的方式双向调节，具体的调节步骤如下：步骤1.初始化，即在该控制器中设定以下参数，所有功率与电压参数采用标么值：功率振荡抑制器的输出有功功率初始值Psc0；功率振荡抑制器的电网电压有效值初始值Vm0；功率振荡抑制器的并网逆变器输出电压在d-q坐标系下的q轴和d轴分量初始值urq0和urd0；无功功率调节系数k1和有功功率调节系数k2，0＜k1＜100000，0＜k2＜100000，由操作员按电网运行状况设定；第一PI控制器控制系数kp1和ki1，0＜kp1＜1000，0＜ki1＜1000，由操作员按电网运行状况设定；第二PI控制器控制系数kp2和ki2，0＜kp2＜1000，0＜ki2＜1000，由操作员按电网运行状况设定；按照电网运行状况，进行无功功率和/或有功功率调节；通过改变并网逆变器输出电压在d-q坐标系下的q轴和d轴分量达到调节其输出有功功率和无功功率的目的；步骤2.电网无功功率调节按以下步骤执行：步骤21.通过第一加法器按下式计算PI控制的输入值μPIS1：μPIS1＝Vm0-Vm-k1Δω，其中，Vm为电网电压有效值，由电压互感器测得后输入该控制器；Δω为电网发电机角速度变化量，由测量电网电压的频率f经下式计算得到：Δω＝2π(f-f0)，其中，f0为50或60Hz；步骤22.第一PI控制器在接收到所述第一加法器的输出后进行控制运算，输出相应的控制量μPIC1，计算公式如下：μPIC1＝kp1μPIS1+ki1∫μPIS1dt，其中，kp1和ki1是第一PI控制器的控制系数；步骤23.通过第一比较器按以下公式计算并网逆变器输出电压在d-q坐标系下的d轴分量urd，urd＝urd0-μPIC1；步骤3.电网有功功率调节按以下步骤执行：步骤31.通过第二加法器按下式计算PI控制的输入值μPIS2：μPIS2＝Psc0-Psc+k2Δω，其中，Psc为功率振荡抑制器输出有功功率，由电压互感器测得电网三相电压ua、ub和uc及电流互感器测得三相电流ia、ib和ic后输入给控制器经计算得到，计算公式如下：Psc＝uaia+ubib+ucic；步骤32.第二PI控制器在接收到所述第二加法器的输出后进行控制运算，输出相应的控制量μPIC2，计算公式如下：μPIC2＝kp2μPIS2+ki2∫μPIS2dt，其中，kp2和ki2是第二PI控制器的控制系数；步骤33.通过第二比较器按以下公式计算并网逆变器输出电压在d-q坐标系下的q轴分量urq，urq＝urq0-μPIC2；步骤4.通过d-q到abc坐标变换：将上述计算得到的d-q坐标系下的分量urq和urd按以下d-q到abc坐标变换公式计算得到并网逆变器输出三相电压uat、ubt和uct：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{at}}\\ u_{\mathrm{bt}}\\ u_{\mathrm{ct}}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}\cos \theta & -\sin \theta & 1\\ \cos (\theta -\frac{2\pi }{3})& -\sin (\theta -\frac{2\pi }{3})& 1\\ \cos (\theta +\frac{2\pi }{3})& -\sin (\theta +\frac{2\pi }{3})& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{rd}}\\ u_{\mathrm{rq}}\\ u_0\end{array}\right]$其中，u0为电网零序电压，经下式计算得到：$u_0=\frac{1}{3}(u_a+u_b+u_c).$