專利名稱：一種基于tms320f2812的光伏并網(wǎng)及電能質(zhì)量綜合治理統(tǒng)一控制方法
技術領域：
本發(fā)明專利屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制技術領域，以及電能質(zhì)量治理控制技術領域。
背景技術：
能源是發(fā)展國民經(jīng)濟和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎。由于傳統(tǒng)石化能源越來越臨近枯竭，可再生能源將逐步替代化石能源，成為人類可持續(xù)發(fā)展的能源。在可再生能源中，潛力最大的是太陽能。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的重要方式，具有無污染、可再生、不受區(qū)域限制等優(yōu)勢，也是我國重點提倡開發(fā)利用的綠色能源。我國太陽能資源相當豐富，全國各地的年太陽輻射總量為3340 8400MJ/m2，總值為58520MJ/m2。我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為147X108GWh，相當于4.9萬億噸標準煤。加上太陽能的潔凈環(huán)保特性，太陽能資源成為我國最具大規(guī)模開發(fā)利用價值的可再生能源之一。隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高以及電力電子技術的不斷發(fā)展，配電網(wǎng)中逆變器、整流器、變頻調(diào)速裝置、沖擊性、不平衡負荷等不斷增加，這些非線性和時變性負載對這些設備本身以及其它對電能質(zhì)量要求高的裝置和設備都會產(chǎn)生不同程度的影響。電力電子裝置的開關動作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波和次諧波分量，導致交流電網(wǎng)中電壓和電流的嚴重失真。凡是具有非線性阻抗特性的電氣設備都是電能質(zhì)量的污染源，包括各種電力電子設備的用電負荷、煉鋼電弧爐負荷、電力機車負荷等，都會在電網(wǎng)中產(chǎn)生電壓波動與閃變、高次諧波電壓等問題，從而引起電壓正弦波形畸變。自然現(xiàn)象如雷擊、暴風雨等也會影響電能質(zhì)量。電能質(zhì)量指標惡化不僅影響了電力系統(tǒng)和相關領域的正常運行，而且對正常的安全可靠用電也造成了一定的威脅。隨著電力電子技術的不斷進步，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)應運而生。電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)可快速補償供電電壓中的突升或突降、波動和閃變、諧波電流和電壓、各相電壓的不平衡以及故障時的短時電壓中斷等，是一種具有綜合功能的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。但目前的光伏并網(wǎng)發(fā)電和UPQC各有不足，由于太陽光日夜變化，光伏發(fā)電裝置只在白天工作，晚上要切離電網(wǎng)，這不僅影響設備的利用率，并且在頻繁投切時會對電網(wǎng)穩(wěn)定造成影響。UPQC可對無功及諧波電流進行補償，但因成本較高，功能單一，推廣難度較大。分析UPQC和光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可知，UPQC向電網(wǎng)提供無功電能及各種諧波，而光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)只提供有功電能，兩者只是向電網(wǎng)提供的電能不同，而在結(jié)構(gòu)和控制上有諸多相似之處，所以在理論上可對兩者實施統(tǒng)一控制。近年來，隨著微電子學的迅速發(fā)展，各種性能更好、功耗更低的單片機和DSP不斷涌現(xiàn)。TMS320F2812是美國德州儀器(TI)生產(chǎn)的一款DSP控制芯片，其特點有:①高達150MHz的工作頻率，32位硬件乘加器；②哈佛總線結(jié)構(gòu)，迅速的中斷響應處理2個增強的事件管理器模塊(包括通用定時器、比較單元、捕獲單元以及正交編碼脈沖電路)，提供了一整套用于運動控制和電機控制應用的功能和特性；④外圍設備包括3個32位CPU定時器，16通道12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其流水線最快轉(zhuǎn)換周期為60ns，單通道最快轉(zhuǎn)換周期為200ns，等。TMS320F2812的出現(xiàn)，為光伏并網(wǎng)發(fā)電和UPQC統(tǒng)一控制的實現(xiàn)提供了硬件基礎。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種基于TMS320F2812的光伏并網(wǎng)和電能質(zhì)量綜合治理的統(tǒng)一控制策略，在此控制策略下能同時實現(xiàn)電能質(zhì)量綜合治理、光伏并網(wǎng)發(fā)電以及電力中斷補償?shù)墓δ?。本基于TMS320F2812的光伏并網(wǎng)和電能質(zhì)量綜合治理的統(tǒng)一控制策略的技術方案如下:步驟1:方法以TMS320F2812DSP控制芯片為核心，首先配合信號調(diào)理電路對配電網(wǎng)三相電流進行檢測得到其采樣值ia、ib、i。；步驟2:根據(jù)檢測到的三相電流值ia、ib、i。，通過瞬時無功功率檢測算法計算得到配電網(wǎng)三相電流補償值，并與最大功率點跟蹤算法(MPPT)相結(jié)合得到三相并網(wǎng)電流指令。三相并網(wǎng)電流指令計算包括無功及諧波電流的補償指令電流計算、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流計算及上述兩者的合成運算。無功及諧波電流的補償指令電流計算采用基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測方法，光伏并網(wǎng)發(fā)電有功電流計算則由最大功率點跟蹤(MPPT)算法給出；兩者的合成則為實際的電流指令，其原理如圖所示。數(shù)字鎖相環(huán)PLL跟蹤經(jīng)過三相電網(wǎng)中A相電壓Ua的相位保 證電流檢測精度。根據(jù)瞬時無功功率理論，三相負載電流ia、ib和i。經(jīng)過C32、C矩陣變換和低通濾波后得到的直流分量是有功基波為是光伏并網(wǎng)直流指令分量，它是由最大功率點跟蹤控制器(MPPT)計算出的最大功率點指令電壓 <和當前的光伏陣列輸出電壓Ud。經(jīng)過PI運算之后得到的有功直流分量。電流指令由以下算法合成:
權(quán)利要求
1.一種基于TMS320F2812的光伏并網(wǎng)及電能質(zhì)量綜合治理控制方法，其特征在于:步驟1:方法以TMS320F2812 DSP控制芯片為核心，首先配合信號調(diào)理電路對配電網(wǎng)三相電流進行檢測得到其采樣值ia、ib、i。; 步驟2:根據(jù)檢測到的三相電流值ia、ib、i。，通過瞬時無功功率檢測算法計算得到配電網(wǎng)三相電流補償值，并與最大功率點跟蹤算法(MPPT)相結(jié)合得到三相并網(wǎng)電流指令。三相并網(wǎng)電流指令計算包括無功及諧波電流的補償指令電流計算、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流計算及上述兩者的合成運算。無功及諧波電流的補償指令電流計算采用基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測方法，光伏并網(wǎng)發(fā)電有功電流計算則由最大功率點跟蹤(MPPT)算法給出；兩者的合成則為實際的電流指令，其原理如圖所示。數(shù)字鎖相環(huán)PLL跟蹤經(jīng)過三相電網(wǎng)中A相電壓Ua的相位保證電流檢測精度。根據(jù)瞬時無功功率理論，三相負載電流ia、ib和i。經(jīng)過C32、C矩陣變換和低通濾波后得到的直流分量是有功基波為^，^^是光伏并網(wǎng)直流指令分量，它是由最大功率點跟蹤控制器(MPPT)計算出的最大功率點指令電壓4和當前的光伏陣列輸出電壓ud。經(jīng)過PI運算后得到的有功直流分量。電流指令由以下算法合成:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TMS320F2812的光伏并網(wǎng)及電能質(zhì)量綜合治理統(tǒng)一控制方法。該方法以TMS320F2812DSP控制芯片為核心，配合信號調(diào)理電路對配電網(wǎng)三相電流進行檢測；通過瞬時無功功率檢測算法，配合太陽能光伏陣列最大功率點跟蹤算法(MPPT)得到三相并網(wǎng)及補償電流指令；根據(jù)計算得到的電流指令，采用滯環(huán)比較的電流跟蹤控制方法形成PWM脈沖并通過光電隔離驅(qū)動功率管，在經(jīng)過濾波電路濾波之后將并網(wǎng)及補償電流注入電網(wǎng)，同時實現(xiàn)電能質(zhì)量綜合治理及光伏并網(wǎng)發(fā)電的功能。該控制方法在TMS320F2812 DSP控制芯片上實現(xiàn)了光伏并網(wǎng)和電能質(zhì)量綜合治理的統(tǒng)一控制，能使光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置的容量得到充分利用，并解決了并網(wǎng)系統(tǒng)由于頻繁投切對配電網(wǎng)造成的不利影響，提高了裝置的利用率和性價比，具有很高的實際應用價值。
文檔編號H02J3/01GK103199557SQ20121000518
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者付青, 劉鳳杰, 馬桂龍, 程光蕾, 呂文昭 申請人:中山大學