光伏逆變系統閉環有功功率調節的研究

田康（艾思瑪新能源技術（上海）有限公司蘇州高新區分公司，江蘇蘇州 215009）

光伏逆變系統閉環有功功率調節的研究

田康
（艾思瑪新能源技術（上海）有限公司蘇州高新區分公司，江蘇蘇州 215009）

隨著分布式太陽能屋頂發電系統的使用，普通的并網逆變器主要功能是并網發電，推動新能源的利用，增加電網能源來源的多樣性，但并網控制系統的設計要求在普通并網逆變器基礎上增加光伏逆變器在并網模式中能夠按照用戶或電力的需求，向電網穩定輸出功率特定的功率，在逆變器發電并網時可以根據系統中負載的變化實時調節有功功率的輸出，系統不僅實現了并網的基本功能，也保證工作穩定性、可靠性和安全性。

逆變器 閉環 功率調節

1 引言

目前，太陽能光伏并網逆變器是按照最大功率需求設計的，在家用中通過根據負載變化實時調節 逆變器，達到限止輸入電網功率的目的，實現“開源”和“節流”并舉，有重大的經濟效益和技術優勢［1-2］，本文以外置控制器在家用中控制逆變器輸出達到限止輸入電網有功功率的技術為重點，滿足用戶和電網公司要求為光伏并網和節能方面的應用開辟了新的應用領域。

2 系統組成及工作原理

閉環功率限止系統是由太陽能面板、逆變器、智能電表、負載、控制器等部分組成，系統結構如圖1：

圖1中逆變器為并網型逆變器，需要把逆變器的輸出與市電電網相連才能正常發電。監控器，逆變器，智能電表三者形成閉環控制。逆變器產生的交流電先經過內部負載消耗，再經過電表輸送到電網，監控器通過RS485通信線采集逆變器和智能電表的數據。監控器根據電表反饋的數據控制逆變器的功率輸出。

3 控制和穩定過程

為了使逆變器盡快完成調節的目的，采用了一步到位的算法，算法如公式1：

監控器定時以廣播的方式根據公式1得到的值向逆變器發有功功率調節指令。當電表的功率輸出值與設定值的差小于δP時，調節值等于上次的值，當電表的功率輸出值與設定值的差大于δP時，調節值等于上次調節值減（加）需要調節的百分比。光伏逆變器發電受太陽光的影響，不能時刻達到滿載，當電表值與需要調節的值相差超過所有逆變器總額定功率的δP時，而逆變器達又不到監控器需要調節的值時，監控就會根據公式1不停的累加要發送的值，直致100%。此時不是逆變器的真實發電的功率比，這樣在下次需要發送功率指令時，監控器計算的功率調節基礎值即RLast是錯誤的，此時就要對穩定狀態進行監控并得出正確的RLast。

判定逆變器是否達到穩態是根據逆變器調節功率時（特別是下降時）會不間斷調節的特性來判斷的，當相鄰多次采樣電表的讀數之間的差值小于δP時，可以認為逆變器達到穩態，此時監控器通過累加逆變器的實際功率PReal，和所有逆變器的額定功率PRate根據公式2重新計算RLast的值，得到逆變器的實際發電的功率比。可以有效減少監控器發送功率調節指令的次數達到優化系統的功能。

流經電表的輸出功率受到逆變器輸出功率的精度，面板功率的大小和天氣等原因。如果要求輸出功率與設置值完全相同，就會導致電表功率讀數變化就要求逆變器調節功率，在實際使用過程中沒有必要達到這樣的精確度，可以有一定的誤差，不然會浪費通信效率，影響逆變器的其它性能。輸出功率精度很大程度上受到逆變器精度的影響，精度范圍過大會對用戶收益和電網穩定帶來不利的影響，過小又會引起逆變器的頻繁調節，所以如何達到一個平衡點是很大的問題，結合逆變器和相關的安規要求，輸出的精度δP控制在所有逆變器額定功率的2%以內。這樣既能滿足家用日常小功率器件的功率波動，又能滿足因天氣影響而帶來的面板輸入功率的影響。

4 結語

在文采用了根據用戶負載自動動態調節逆變器輸出功率的方式，達到限止向電網輸入功率的目的，但是在預估逆變器是否達到穩定狀態時，還存在著無法快速判斷的缺陷，在以后的算法中要求能達到脫離逆變器數據并快速判斷的要求。

［1］賀明智，馮柯譯，Bruno Burger，Werner Roth，光伏逆變器--市場、技術和發展趨勢［J］.電力電子，2008，（3）:6-11.

［2］張國榮，張鐵良，丁明，蘇建微，汪海寧.光伏并網發電與有源電力濾波的統一控制［J］.電力系統自動化.2007，31（8）:61-66.