簡析分布式光伏并網發電系統的控制及應用

摘 要：光伏并網電站已經慢慢成為我國在經濟發展中不可或缺的產業之一，其不僅經濟效益高，而且綠色環保，由于光伏并網電站建設有別于火電廠、水電廠，對電氣設備要求也很高，從傳統意義上雖然脫離了人工值守維護，降低了生產成本，但是為了保障光伏并網電站能夠運行得更穩定、更可靠及更安全，還需要注意后期的運行維護管理，只有這樣才能讓光伏并網電站收益最大化。本文對于分布式光伏發電過程儲能技術的應用特點進行分析，分析并網過程存在的問題，從分布式儲能光伏的并網協調控制技術的應用探討，以期優化分布式儲能模式，實現并網環節對于能源的優化利用。

關鍵詞：光伏并網發電;分布式;控制系統

1? 引言

近年來，光伏發電技術在世界范圍內快速發展，國家對于節能減排給予了高度重視，所以正在全力建設綠色電網。目前太陽能應用技術已經發展到了一定的水平，但太陽能電池的應用規模依然非常有限，所以除了集中的太陽能電站外，還要加強分布式太陽能的利用，讓綠色建筑以及多種太陽能的利用能夠發展起來。分布式光伏發電便是其中的一種，將并網流程簡化，為分布式光伏并網發電奠定基礎，在變電站的電源當中，對于分布式光伏并網發電系統的應用，會產生占用電微網系統，形成全新的變電站輔助設備，有益于電能的節約，使變電站更加安全且高效。

2? 分布式光伏并網發電的基本原理

2.1光伏并網發電

光伏并網發電系統的構成，主要有太陽能電池組件、并網逆變器等，此外，在一些系統中，會設置采集數據系統、匯流箱、數據交換系統等。該項發電的形式，會將太陽能中的電池陣列產生的直流電，借助逆變器進行轉化，使其成為交流電能，進而在電網中輸送。

2.2太陽能電池

太陽能電池的使用原理為，借助光電效應或者通過光化效應，將光能直接轉化，使其成為需要應用的電能裝置。其工作過程的實現，要基于半導體PN結的光生伏特效應，在物體有陽光照射之后，內部會改變原有的電荷分布狀態，進而出現電動勢效應以及電流效應。對于半導體的PN結，在有陽光以及其他光照射之后，PN結的兩邊便會有電壓出現，被稱之為光生電壓，光能轉換成電能的方式便是，產生電子空穴對，以這樣的形式完成轉換。

2.3逆變器

逆變器屬于一種電力調整裝置，構成為半導體器件，最大作用的便是將直接電進行轉換，使其成為需要應用的交流電。逆變器內部包括晶體管元件等，利用元件有規則地重復開關，將原本的直流輸入成為交流輸出，通常，還要對高頻正弦脈寬調制進行應用，以至于接近正弦波兩側的電壓寬度有所改變，更加狹窄。正弦波的正中心，會增寬電壓寬度，并在半周期內，一直堅持開關元件依照既定的頻率，向一個方向產生動作，最后產生脈沖波，利用濾波器對脈沖波簡單過濾，便可產生正弦波。此外，在光伏并網發電系統內部，通過并網逆變器的使用，會產生自動相位功能以及電壓跟蹤功能，可對電網的微小相位給予配合，也會配合產生的電壓波動，并不會對電網產生太大的影響。

3? 分布式光伏并網發電系統控制

3.1控制電路

在分布式光伏控制線路中，應該注意母線電壓的合格率，應該達到指標要求，這樣采集的母線電壓數據才能處于合理范圍之內，對于電流信號進行采集，需要利用芯片運放采樣電流，保持運放階段電流信號可滿足ADC芯片電流要求。電流、電壓等采集線路設計完成以后，還需要對于系統采取保護設計，具體包括欠電壓、過電壓、過電流等保護設計。本研究根據分布式光伏電網系統協調運行這一要求，完成保護電路的設計，為了保證電路能夠平穩運行，可設計電源電路。

按照電力電子原理可知，當IGBT電路柵極受到正向電壓沖擊，并且產生觸發脈沖時，那么驅動電路就會導通，驅動芯片通常選擇具備欠壓保護、電壓檢測多種功能的產品，除此之外，還可以利用CAN總線對于分布式控制、串行通信之間的通信網絡采取實時控制措施。

3.2控制軟件

控制系統利用TMS320f2812作為核心芯片，融合微機控制、DSP等技術特點，因此控制能力強，對于復雜算法能夠有效處理，利用分布式儲能并網系統展開軟件設計，設計內容包括DSP程序框架、主程序、中斷子程序等。

主程序的設計作為基礎內容，需要在系統正式運行以前完成各項初始化操作，對于不同控制模塊工作模式進行設置。系統啟動之時，需要先將內部中斷關閉，之后開始初始化操作，完成以后中斷開啟，等待中斷端信號，如果系統內存在該信號，那么可按照中斷優先級別、類型等自動進入子程序控制當中。

主程序控制整個流程，中斷子程序有三個，一是ADC中斷，二是保護中斷，三是外部中斷，ADC中斷主要負責AD轉換、檢測畸變量、輸出PWM算法等，保護中斷的功能。系統如果出現故障，能夠快速將脈沖封鎖，并且將PWM輸出停止;外部中斷是在同步坐標發生變化時，能夠對于初始相位展開校對。

3.3控制流程

ADC中斷控制流程需要按照分布式光伏并網系統運行特點，利用DSP內AD采樣引腳，實時獲取電壓、電流等信號，之后利用固定算法，獲得PWM脈沖、指令信號等，以此對于變流器進行驅動，產生有功功率。當中斷服務程序開啟以后，應該先將中斷關閉，后對采樣信號進行讀取，之后按照協調控制這一算法，將系統的功率缺額計算出來，最后利用協調控制，保證系統能夠穩定運行。

保護中斷程序運行期間，如果系統出現故障，那么就會將脈沖封鎖，確保系統能夠處于環境下運行，如果系統內部存在故障，那么就會發出指令，將PWM輸出信號停止，以免系統當中存在過高電流，沖擊開關，導致功率開關受損。AD轉換結束之后，對于其采集數據進行讀取，之后對系統故障加以檢測，如果故障存在，那么就要將脈沖封鎖，否則系統就會持續運行。

4? 結束語

綜上所述，將儲能單元作為控制基礎，對于儲能單元控制策略展開研究，探討分布式儲能并網系統的控制要求，對于分布式光伏的并網發電系統展開協調控制。控制系統調控有效，期待為后續分布式光伏儲能并網發電系統之間的協調控制提供實踐支持，實現安全并網，讓電網生產更加安全。

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作者簡介：

薛文強（1989），男，四創電子股份有限公司，安防事業部運維副主任，本科學歷，助理級工程師，多年主持光伏新能源項目的建設經驗及網絡系統維護經驗。