一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，包括光伏陣列、Boost電路、三相逆變器、濾波器、SPWM調(diào)制器、第一控制單元和第二控制單元，所述光伏陣列的輸出端分別與Boost電路的輸入端和第一控制單元連接，所述Boost電路的輸出端分別與三相逆變器的輸入端和第二控制單元連接，所述三相逆變器的輸出端與濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端還與第二控制單元進(jìn)行連接，所述第二控制單元通過(guò)SPWM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接，所述第一控制單元還與Boost電路的控制端連接，本實(shí)用新型消除了電網(wǎng)進(jìn)行合閘時(shí)對(duì)形成的沖擊，能使三相光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)擾動(dòng)，以減小了母線電壓波動(dòng)和功率損耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)被投入使用。由于分布式發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)量大，分布范圍廣，電網(wǎng)公司不可能對(duì)每個(gè)分布式系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，這就有可能造成孤島現(xiàn)象的發(fā)生。所謂孤島現(xiàn)象，美國(guó)Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(SandiaNat1nal Laboratories)給出的定義是:當(dāng)電力公司的供電，因故障或停電維修而斷電時(shí)，各個(gè)用戶(hù)端的太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)未能及時(shí)檢查出停電狀態(tài)而將自身切離市電網(wǎng)絡(luò)，形成由光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)和周?chē)呢?fù)載組成的一個(gè)電力公司無(wú)法掌握的自給供電孤島。孤島發(fā)生后，光伏并網(wǎng)點(diǎn)電壓和頻率由于失去了大電網(wǎng)的鉗位作用，而失去控制。孤島系統(tǒng)電壓幅值和頻率的變化會(huì)對(duì)負(fù)載造成損害，同時(shí)可能對(duì)不明情況的電網(wǎng)檢修人員的人身安全造成危害，當(dāng)電網(wǎng)進(jìn)行重合閘時(shí)對(duì)電網(wǎng)形成一定的沖擊。因此分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)在斷電后必須要及時(shí)檢測(cè)出孤島狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供了能一種自適應(yīng)擾動(dòng)并減小了母線電壓波動(dòng)和功率損耗的三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0004]一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏陣列、Boost電路、三相逆變器、濾波器、SPWM調(diào)制器、第一控制單元和第二控制單元，所述光伏陣列的輸出端分別與Boost電路的輸入端和第一控制單元連接，所述Boost電路的輸出端分別與三相逆變器的輸入端和第二控制單元連接，所述三相逆變器的輸出端與濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端還與第二控制單元進(jìn)行連接，所述第二控制單元通過(guò)SPffM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接，所述第一控制單元還與Boos t電路的控制端連接。
[0005]優(yōu)選地，所述第一控制單元包括第一AD采集模塊、第一 EPffM模塊和MPPT跟蹤模塊，所述第一 AD米集模塊與光伏陣列的輸出端和Boost電路的輸入端連接，第一 AD米集模塊依次通過(guò)MPPT跟蹤模塊、第一 EPffM模塊與Boost電路的控制端連接，所述第二控制單元包括第二AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EP麗模塊和并網(wǎng)控制模塊，所述第二 AD采集模塊與Boost電路的輸出端連接，第三AD采集模塊與濾波器的輸出端連接，所述并網(wǎng)控制模塊分別與第二 AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EPffM模塊連接，第二 EPWM模塊連接通過(guò)SPffM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接。
[0006]優(yōu)選地，所述并網(wǎng)控制模塊由兩路準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器組成。
[0007]優(yōu)選地，所述Boost電路包括電感L1、電容C2、IGBT功率器管Vl和整流二極管D2，所述電感LI的一端與光伏陣列的正極輸出連接，所述IGBT功率器管Vl的漏極分別與電感LI的另一端、整流二級(jí)管的陽(yáng)極連接，所述IGBT功率器管Vl的柵極控制端與第一 EPffM模塊連接，所述IGBT功率器管Vl的源極與光伏陣列的負(fù)極輸出連接，整流二極管D2的陰極分別與三相逆變器的輸入端、電容C2的一端連接，電容C2的另一端與光伏陣列的負(fù)極輸出連接。
[0008]優(yōu)選地，所述濾波器采用LCL濾波電路。
[0009]優(yōu)選地，所述第一控制單元和第二控制單元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
[0010]綜上所述，本實(shí)用新型采用了上述方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0011]本實(shí)用新型克服了頻率偏移存引入額外的諧波的缺點(diǎn)，克服了現(xiàn)有有功擾動(dòng)造成直流母線電壓波動(dòng)和母線上負(fù)載損耗大的缺陷，并充分考慮了本地負(fù)載與分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的有功匹配情況，參數(shù)設(shè)置更加合理，消除了檢測(cè)盲區(qū)；自適應(yīng)擾動(dòng)減小了功率損耗、降低了對(duì)電能質(zhì)量的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0012]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施實(shí)例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡(jiǎn)單地介紹，顯然，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不付出創(chuàng)造性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1是本實(shí)新型一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)的原理圖。
[0014]圖2是本實(shí)新型一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施例的連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0016]結(jié)合圖1，一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，包括光伏陣列、Boost電路、三相逆變器、濾波器、SPffM調(diào)制器、第一控制單元和第二控制單元，所述光伏陣列的輸出端分別與Boost電路的輸入端和第一控制單元連接，所述Boost電路的輸出端分別與三相逆變器的輸入端和第二控制單元連接，所述三相逆變器的輸出端與濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端還與第二控制單元進(jìn)行連接，所述第二控制單元通過(guò)SPffM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接，所述第一控制單元還與Boost電路的控制端連接，所述濾波器采用LCL濾波電路，所述第一控制單元和第二控制單元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
[0017]在本實(shí)用新型中，結(jié)合圖1和圖2，所述第一控制單元包括第一AD采集模塊、第一EP麗模塊和MPPT跟蹤模塊，所述第一 AD采集模塊與光伏陣列的輸出端和Boo st電路的輸入端連接，第一 AD采集模塊依次通過(guò)MPPT跟蹤模塊、第一 EP麗模塊與Boost電路的控制端連接，所述第二控制單元包括第二 AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EPffM模塊和并網(wǎng)控制模塊，所述第二 AD采集模塊與Boo s t電路的輸出端連接，第三AD采集模塊與濾波器的輸出端連接，所述并網(wǎng)控制模塊分別與第二 AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EPWM模塊連接，所述并網(wǎng)控制模塊由兩路準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器組成，第二 EPffM模塊連接通過(guò)SPffM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接。
[0018]作為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，如圖2所示，所述Boost電路包括電感L1、電容C2、IGBT功率器管Vl和整流二極管D2，所述電感LI的一端與光伏陣列的正極輸出連接，所述IGBT功率器管Vl的漏極分別與電感LI的另一端、整流二級(jí)管的陽(yáng)極連接，所述IGBT功率器管Vl的柵極控制端與第一 EPWM模塊連接，所述IGBT功率器管Vl的源極與光伏陣列的負(fù)極輸出連接，整流二極管D2的陰極分別與三相逆變器的輸入端、電容C2的一端連接，電容C2的另一端與光伏陣列的負(fù)極輸出連接。由于Boost電路在電壓是一種輸出電壓既可高于也可低于輸入電壓的單管非隔離直流變換器，Boost電路輸出電壓的極性和輸入電壓的極性相反，輸入電流和輸出電流都是擾動(dòng)的，但是由于整流二極管D2和濾波電容C2的作用，在并網(wǎng)輸出端的RLC負(fù)載電流是連續(xù)穩(wěn)定的。輸入的電壓或電流是太陽(yáng)能光伏陣PV的輸出直流電源電壓，Boost電路功能是提升光伏陣列輸出電壓，用于將太陽(yáng)能光伏陣列PV發(fā)出的直流電壓進(jìn)行變換，完成最大功率的跟蹤，實(shí)現(xiàn)三相光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出最大功率。MPPT模塊實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤功能。通過(guò)對(duì)Boos電路以占空比D進(jìn)行周期性的擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)MPPT模塊的周期性擾動(dòng)即三相逆變器輸出功率的周期性擾動(dòng)，在電網(wǎng)斷電時(shí)影響并網(wǎng)點(diǎn)的電壓，使其超出過(guò)/欠電壓保護(hù)閾值，從而檢測(cè)出孤島狀態(tài)。
[0019]在本實(shí)用新型中，如圖2所示，光伏陣列PV的輸出電壓和電流通過(guò)電流電壓傳感器采集模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)第一AD采集模塊送入MPPT跟蹤模塊產(chǎn)生當(dāng)前的最大功率跟蹤點(diǎn)，MPPT跟蹤模塊根據(jù)處理結(jié)果送入第一 EPWM模塊輸出占空比為D的擾動(dòng)信號(hào)對(duì)Boost電路進(jìn)行擾動(dòng)控制，不斷改變Buck電路的輸入電流ipv和光伏陣列的輸出電壓Vpv，使其與光伏陣列最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓相匹配，從而使光伏陣列始終輸出最大功率。同時(shí)，在三相逆變器的輸入端和LCL濾波器的輸出端，都采用電流電壓傳感器分別采集Boost電路輸出的模擬電壓信號(hào)和LCL濾波器輸出的模擬電流信號(hào)，并分別送入第二AD采集模塊和第三AD采集模塊進(jìn)行準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器產(chǎn)生進(jìn)行分析處理，準(zhǔn)PR控制器輸出穩(wěn)定的基波頻率和增益送入SPWM調(diào)制器，并對(duì)三相逆變器進(jìn)行穩(wěn)定有效地控制，使并網(wǎng)輸出的電壓更加穩(wěn)定，更有效地提高了抵抗電網(wǎng)頻率波動(dòng)的能力。當(dāng)三相逆變器并網(wǎng)輸出運(yùn)行時(shí)，由于電網(wǎng)的鉗位作用，三相逆變器輸出功率由并網(wǎng)輸出端的RLC負(fù)載決定，所以光伏輸出的功率大小直接影響并網(wǎng)點(diǎn)電壓，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)處于孤島狀態(tài)時(shí)，只要輸出功率擾動(dòng)合適，就能使三相逆變器并網(wǎng)輸出電壓的幅值超出正常范圍，進(jìn)而檢測(cè)出孤島狀態(tài)。由于三相逆變器一般工作在最大功率點(diǎn)處，所以對(duì)MPPT模塊進(jìn)行適當(dāng)擾動(dòng)，可以引起光伏發(fā)電系統(tǒng)功率輸出的擾動(dòng)，使三相逆變器并網(wǎng)輸出電壓偏離正常范圍，檢測(cè)出孤島狀態(tài)。因此通過(guò)對(duì)Boost電路進(jìn)行擾動(dòng)控制和三相逆變器并網(wǎng)輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，消除了電網(wǎng)進(jìn)行合閘時(shí)對(duì)形成的沖擊，能使三相光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)擾動(dòng)，以減小了母線電壓波動(dòng)和功率損耗。
[0020]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:包括光伏陣列、Boost電路、三相逆變器、濾波器、SPffM調(diào)制器、第一控制單元和第二控制單元，所述光伏陣列的輸出端分別與Boost電路的輸入端和第一控制單元連接，所述Boost電路的輸出端分別與三相逆變器的輸入端和第二控制單元連接，所述三相逆變器的輸出端與濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端還與第二控制單元進(jìn)行連接，所述第二控制單元通過(guò)SPffM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接，所述第一控制單元還與Boos t電路的控制端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一控制單元包括第一 AD采集模塊、第一 EPWM模塊和MPPT跟蹤模塊，所述第一 AD采集模塊與光伏陣列的輸出端和Boost電路的輸入端連接，第一 AD采集模塊依次通過(guò)MPPT跟蹤模塊、第一EPWM模塊與Boost電路的控制端連接，所述第二控制單元包括第二 AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EPWM模塊和并網(wǎng)控制模塊，所述第二 AD采集模塊與Boo st電路的輸出端連接，第三AD采集模塊與濾波器的輸出端連接，所述并網(wǎng)控制模塊分別與第二 AD采集模塊、第三AD采集模塊、第二 EPffM模塊連接，第二 EPffM模塊連接通過(guò)SPWM調(diào)制器與三相逆變器的控制端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述并網(wǎng)控制模塊由兩路準(zhǔn)PR調(diào)節(jié)器組成。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述Boost電路包括電感L1、電容C2、IGBT功率器管Vl和整流二極管D2，所述電感LI的一端與光伏陣列的正極輸出連接，所述IGBT功率器管Vl的漏極分別與電感LI的另一端、整流二級(jí)管的陽(yáng)極連接，所述IGBT功率器管Vl的柵極控制端與第一 EPffM模塊連接，所述IGBT功率器管Vl的源極與光伏陣列的負(fù)極輸出連接，整流二極管D2的陰極分別與三相逆變器的輸入端、電容C2的一端連接，電容C2的另一端與光伏陣列的負(fù)極輸出連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述濾波器采用LCL濾波電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種三相光伏并網(wǎng)的孤島檢測(cè)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述第一控制單元和第二控制單元采用DSP-TMS320F28335控制芯片。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK205565754SQ201620316923
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】肖靜, 高立克, 楊藝云, 張閣, 肖園園, 司傳濤, 梁朔, 周楊珺, 郭敏
【申請(qǐng)人】廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院