光伏逆变系统闭环有功功率调节的研究

田康（艾思玛新能源技术（上海）有限公司苏州高新区分公司，江苏苏州 215009）

光伏逆变系统闭环有功功率调节的研究

田康
（艾思玛新能源技术（上海）有限公司苏州高新区分公司，江苏苏州 215009）

随着分布式太阳能屋顶发电系统的使用，普通的并网逆变器主要功能是并网发电，推动新能源的利用，增加电网能源来源的多样性，但并网控制系统的设计要求在普通并网逆变器基础上增加光伏逆变器在并网模式中能够按照用户或电力的需求，向电网稳定输出功率特定的功率，在逆变器发电并网时可以根据系统中负载的变化实时调节有功功率的输出，系统不仅实现了并网的基本功能，也保证工作稳定性、可靠性和安全性。

逆变器 闭环 功率调节

1 引言

目前，太阳能光伏并网逆变器是按照最大功率需求设计的，在家用中通过根据负载变化实时调节 逆变器，达到限止输入电网功率的目的，实现“开源”和“节流”并举，有重大的经济效益和技术优势［1-2］，本文以外置控制器在家用中控制逆变器输出达到限止输入电网有功功率的技术为重点，满足用户和电网公司要求为光伏并网和节能方面的应用开辟了新的应用领域。

2 系统组成及工作原理

闭环功率限止系统是由太阳能面板、逆变器、智能电表、负载、控制器等部分组成，系统结构如图1：

图1中逆变器为并网型逆变器，需要把逆变器的输出与市电电网相连才能正常发电。监控器，逆变器，智能电表三者形成闭环控制。逆变器产生的交流电先经过内部负载消耗，再经过电表输送到电网，监控器通过RS485通信线采集逆变器和智能电表的数据。监控器根据电表反馈的数据控制逆变器的功率输出。

3 控制和稳定过程

为了使逆变器尽快完成调节的目的，采用了一步到位的算法，算法如公式1：

监控器定时以广播的方式根据公式1得到的值向逆变器发有功功率调节指令。当电表的功率输出值与设定值的差小于δP时，调节值等于上次的值，当电表的功率输出值与设定值的差大于δP时，调节值等于上次调节值减（加）需要调节的百分比。光伏逆变器发电受太阳光的影响，不能时刻达到满载，当电表值与需要调节的值相差超过所有逆变器总额定功率的δP时，而逆变器达又不到监控器需要调节的值时，监控就会根据公式1不停的累加要发送的值，直致100%。此时不是逆变器的真实发电的功率比，这样在下次需要发送功率指令时，监控器计算的功率调节基础值即RLast是错误的，此时就要对稳定状态进行监控并得出正确的RLast。

判定逆变器是否达到稳态是根据逆变器调节功率时（特别是下降时）会不间断调节的特性来判断的，当相邻多次采样电表的读数之间的差值小于δP时，可以认为逆变器达到稳态，此时监控器通过累加逆变器的实际功率PReal，和所有逆变器的额定功率PRate根据公式2重新计算RLast的值，得到逆变器的实际发电的功率比。可以有效减少监控器发送功率调节指令的次数达到优化系统的功能。

流经电表的输出功率受到逆变器输出功率的精度，面板功率的大小和天气等原因。如果要求输出功率与设置值完全相同，就会导致电表功率读数变化就要求逆变器调节功率，在实际使用过程中没有必要达到这样的精确度，可以有一定的误差，不然会浪费通信效率，影响逆变器的其它性能。输出功率精度很大程度上受到逆变器精度的影响，精度范围过大会对用户收益和电网稳定带来不利的影响，过小又会引起逆变器的频繁调节，所以如何达到一个平衡点是很大的问题，结合逆变器和相关的安规要求，输出的精度δP控制在所有逆变器额定功率的2%以内。这样既能满足家用日常小功率器件的功率波动，又能满足因天气影响而带来的面板输入功率的影响。

4 结语

在文采用了根据用户负载自动动态调节逆变器输出功率的方式，达到限止向电网输入功率的目的，但是在预估逆变器是否达到稳定状态时，还存在着无法快速判断的缺陷，在以后的算法中要求能达到脱离逆变器数据并快速判断的要求。

［1］贺明智，冯柯译，Bruno Burger，Werner Roth，光伏逆变器--市场、技术和发展趋势［J］.电力电子，2008，（3）:6-11.

［2］张国荣，张铁良，丁明，苏建微，汪海宁.光伏并网发电与有源电力滤波的统一控制［J］.电力系统自动化.2007，31（8）:61-66.