專利名稱：一種基于雙橋smes的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于雙橋SMES(超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置—— Superconductor Magnetic Energy Storage)的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
大力發(fā)展可再生能源是減少環(huán)境污染、阻止全球變暖、解決未來能源危機(jī)的根本途徑。太陽能光伏發(fā)電由于具有安全可靠、使用壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展十分迅速，被認(rèn)為是最有前途的新能源之一。由于獨(dú)立光伏系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較差，容易受到外界因素的影響，因此并網(wǎng)光伏系統(tǒng)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，單項(xiàng)或三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要以分布式電源形式從配電網(wǎng)側(cè)接入電網(wǎng)，隨著配電網(wǎng)側(cè)光伏發(fā)電的急劇增加，對(duì)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、可靠性將產(chǎn)生重大影響。在并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對(duì)電網(wǎng)的跟蹤控制直接關(guān)系到輸出電能的質(zhì)量和系統(tǒng)的運(yùn)行效率，是系統(tǒng)的核心和技術(shù)關(guān)鍵，一種合理的控制方法就顯得十分必要。光伏系統(tǒng)進(jìn)行并網(wǎng)后出現(xiàn)的一個(gè)重要問題就是系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)中的逆變器、并網(wǎng)裝置等電力電子器件要消耗大量的無功功率，配電系統(tǒng)中的負(fù)載大多呈感性，也必須消耗無功功率，這使大干擾后并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是一種非線性很強(qiáng)且容易波動(dòng)的系統(tǒng)素以用常規(guī)的方法對(duì)其進(jìn)行控制有的時(shí)候很難達(dá)到目的。超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置(SMES)是利用超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體的無損耗高密度儲(chǔ)能能力和電力電子裝置的快速靈活變換等特性設(shè)計(jì)出的新型柔性交流控制器。它把電能存儲(chǔ)在由循環(huán)電流產(chǎn)生的磁場中，能夠快速、高效地與系統(tǒng)交換有功功率和無功功率，其靈活的四象限運(yùn)行能力可以有效地提高系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)及控制方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠快速、高效地與系統(tǒng)交換有功功率和無功功率、有效控制和改善光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中暫態(tài)電壓穩(wěn)定問題的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括光伏陣列和帶交流母線的電網(wǎng)，其特征在于它包括逆變器、濾波電路、驅(qū)動(dòng)電路及雙橋SMES單元；其中， 所述逆變器的輸入端連接光伏陣列的輸出端和驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，其輸出端連接濾波電路的輸入端和雙橋SMES單元的輸入端；所述雙橋SMES單元的輸入端連接光伏陣列的輸出端、 逆變器的輸出端和濾波電路的輸出端，其輸出端連接驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；所述濾波電路的輸出端。所述逆變器由前級(jí)DC/DC變換器和后級(jí)DC/AC變換器組成，DC/DC變換器以集成電路SG3525為核心，DC/AC變換器控制芯片采用TI公司的TMS320F240芯片。所述濾波電路采用RC無源濾波電路。所述雙橋SMES單元由超導(dǎo)線圈L和并聯(lián)的功率變換器組成，其與電網(wǎng)的交流母線的連接采用雙橋結(jié)構(gòu)。所述驅(qū)動(dòng)電路采用頂公司的頂2110進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制方法，其特征在于它包括以下步驟(1)分析光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器交流電路，得出注入并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率Pg和無
功功率A
權(quán)利要求
1.一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括光伏陣列和帶交流母線的電網(wǎng)，其特征在于它包括逆變器、濾波電路、驅(qū)動(dòng)電路及雙橋SMES單元；其中，所述逆變器的輸入端連接光伏陣列的輸出端和驅(qū)動(dòng)電路的輸出端，其輸出端連接濾波電路的輸入端和雙橋SMES 單元的輸入端；所述雙橋SMES單元的輸入端連接光伏陣列的輸出端、逆變器的輸出端和濾波電路的輸出端，其輸出端連接驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；所述濾波電路的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述逆變器由前級(jí)DC/DC變換器和后級(jí)DC/AC變換器組成，DC/DC變換器以集成電路SG3525為核心，DC/AC變換器控制芯片采用TI公司的TMS320F240芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述濾波電路采用RC無源濾波電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述雙橋SMES單元由超導(dǎo)線圈L和并聯(lián)的功率變換器組成，其與電網(wǎng)的交流母線的連接采用雙橋結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路采用頂公司的頂2110進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
6.一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制方法，其特征在于它包括以下步驟(1)分析光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器交流電路，得出注入并網(wǎng)點(diǎn)的有功功率Pg和無功功率仏
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制方法，其特征在于所述步驟(6)中的雙橋SMES發(fā)出的信號(hào)是由步驟⑵處理得到雙橋SMES發(fā)出的有功功率P和無功功率Q，兩者驅(qū)動(dòng)逆變器工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中所述一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制方法，其特征在于所述步驟(6)中的由TMS320F240產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制波，是指逆變器交流電路注入并網(wǎng)點(diǎn)的功率與電網(wǎng)功率比較后，在TMS320F240芯片中，經(jīng)過比例P環(huán)節(jié)，得到波形與三角波比較后獲得 PWM脈寬調(diào)制波。(P/S) + arccos(S/Smax) 3(P/S) + arccos(S/Smax)
全文摘要
一種基于雙橋SMES的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)，它包括逆變器、濾波電路、驅(qū)動(dòng)電路及雙橋SMES單元；其控制方法為檢測信號(hào)、建立模型、濾波比較、無功交換、有功交換、調(diào)整信號(hào)、故障排除恢復(fù)工作；其優(yōu)越在于①提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，充分顯現(xiàn)了其快速靈活的調(diào)節(jié)能力。②通過雙橋結(jié)構(gòu)可以直接控制SMES與系統(tǒng)交換的無功電流以滿足系統(tǒng)的無功需求，從而提高暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102315652SQ20111026584
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者周雪松, 廖程, 馬幼捷 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)