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(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，以及電能質(zhì)量治理控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
能源是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。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(shì)，也是我國(guó)重點(diǎn)提倡開發(fā)利用的綠色能源。我國(guó)太陽能資源相當(dāng)豐富，全國(guó)各地的年太陽輻射總量為3340 8400MJ/m2，總值為58520MJ/m2。我國(guó)陸地表面每年接受的太陽輻射能約為147X108GWh，相當(dāng)于4.9萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。加上太陽能的潔凈環(huán)保特性，太陽能資源成為我國(guó)最具大規(guī)模開發(fā)利用價(jià)值的可再生能源之一。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高以及電力電子技術(shù)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(fù)荷等不斷增加，這些非線性和時(shí)變性負(fù)載對(duì)這些設(shè)備本身以及其它對(duì)電能質(zhì)量要求高的裝置和設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。電力電子裝置的開關(guān)動(dòng)作向電網(wǎng)中注入了大量的諧波和次諧波分量，導(dǎo)致交流電網(wǎng)中電壓和電流的嚴(yán)重失真。凡是具有非線性阻抗特性的電氣設(shè)備都是電能質(zhì)量的污染源，包括各種電力電子設(shè)備的用電負(fù)荷、煉鋼電弧爐負(fù)荷、電力機(jī)車負(fù)荷等，都會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生電壓波動(dòng)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(fēng)雨等也會(huì)影響電能質(zhì)量。電能質(zhì)量指標(biāo)惡化不僅影響了電力系統(tǒng)和相關(guān)領(lǐng)域的正常運(yùn)行，而且對(duì)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(shù)的不斷進(jìn)步，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)應(yīng)運(yùn)而生。電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器(UPQC)可快速補(bǔ)償供電電壓中的突升或突降、波動(dòng)和閃變、諧波電流和電壓、各相電壓的不平衡以及故障時(shí)的短時(shí)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(shè)備的利用率，并且在頻繁投切時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定造成影響。UPQC可對(duì)無功及諧波電流進(jìn)行補(bǔ)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(duì)兩者實(shí)施統(tǒng)一控制。近年來，隨著微電子學(xué)的迅速發(fā)展，各種性能更好、功耗更低的單片機(jī)和DSP不斷涌現(xiàn)。TMS320F2812是美國(guó)德州儀器(TI)生產(chǎn)的一款DSP控制芯片，其特點(diǎn)有:①高達(dá)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(yīng)處理2個(gè)增強(qiáng)的事件管理器模塊(包括通用定時(shí)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(yùn)動(dòng)控制和電機(jī)控制應(yīng)用的功能和特性；④外圍設(shè)備包括3個(gè)32位CPU定時(shí)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(shí)現(xiàn)提供了硬件基礎(chǔ)。

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(shí)實(shí)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(bǔ)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(shù)方案如下:步驟1:方法以TMS320F2812DSP控制芯片為核心，首先配合信號(hào)調(diào)理電路對(duì)配電網(wǎng)三相電流進(jìn)行檢測(cè)得到其采樣值ia、ib、i。；步驟2:根據(jù)檢測(cè)到的三相電流值ia、ib、i。，通過瞬時(shí)無功功率檢測(cè)算法計(jì)算得到配電網(wǎng)三相電流補(bǔ)償值，并與最大功率點(diǎn)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(jì)算包括無功及諧波電流的補(bǔ)償指令電流計(jì)算、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流計(jì)算及上述兩者的合成運(yùn)算。無功及諧波電流的補(bǔ)償指令電流計(jì)算采用基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測(cè)方法，光伏并網(wǎng)發(fā)電有功電流計(jì)算則由最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法給出；兩者的合成則為實(shí)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(cè)精度。根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論，三相負(fù)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(diǎn)跟蹤控制器(MPPT)計(jì)算出的最大功率點(diǎn)指令電壓 <和當(dāng)前的光伏陣列輸出電壓Ud。經(jīng)過PI運(yùn)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(hào)調(diào)理電路對(duì)配電網(wǎng)三相電流進(jìn)行檢測(cè)得到其采樣值ia、ib、i。; 步驟2:根據(jù)檢測(cè)到的三相電流值ia、ib、i。，通過瞬時(shí)無功功率檢測(cè)算法計(jì)算得到配電網(wǎng)三相電流補(bǔ)償值，并與最大功率點(diǎn)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(jì)算包括無功及諧波電流的補(bǔ)償指令電流計(jì)算、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流計(jì)算及上述兩者的合成運(yùn)算。無功及諧波電流的補(bǔ)償指令電流計(jì)算采用基于瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流檢測(cè)方法，光伏并網(wǎng)發(fā)電有功電流計(jì)算則由最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)算法給出；兩者的合成則為實(shí)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(cè)精度。根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論，三相負(fù)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(diǎn)跟蹤控制器(MPPT)計(jì)算出的最大功率點(diǎn)指令電壓4和當(dāng)前的光伏陣列輸出電壓ud。經(jīng)過PI運(yùn)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(hào)調(diào)理電路對(duì)配電網(wǎng)三相電流進(jìn)行檢測(cè)；通過瞬時(shí)無功功率檢測(cè)算法，配合太陽能光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤算法(MPPT)得到三相并網(wǎng)及補(bǔ)償電流指令；根據(jù)計(jì)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(dòng)功率管，在經(jīng)過濾波電路濾波之后將并網(wǎng)及補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，同時(shí)實(shí)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(shí)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(duì)配電網(wǎng)造成的不利影響，提高了裝置的利用率和性價(jià)比，具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H02J3/01GK103199557SQ20121000518
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中山大學(xué)