無功動態(tài)補償?shù)墓鈨Πl(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方案

李 斌，范須露，田小禾，曾紅艷，劉海濤，李 洋

(1. 天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點實驗室，天津 300072；2. 中國電力科學(xué)研究院，北京 100192)

無功動態(tài)補償?shù)墓鈨Πl(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方案

李 斌1，范須露1，田小禾1，曾紅艷1，劉海濤2，李 洋2

(1. 天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點實驗室，天津 300072；2. 中國電力科學(xué)研究院，北京 100192)

配電系統(tǒng)中的光儲發(fā)電系統(tǒng)往往在用戶側(cè)直接并網(wǎng)，而用戶側(cè)的無功負荷變化會引起并網(wǎng)點的電壓波動．為了實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，提出了一種具有無功動態(tài)補償能力的光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方案．該方案通過派克變換達到有功、無功功率獨立控制的目的，一方面控制蓄電池充放電，在光照變化的情況下實現(xiàn)光儲發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定有功輸出；另一方面利用逆變電路的無功補償能力，控制調(diào)節(jié)其對無功負荷的供給，使得大電網(wǎng)提供的無功功率為恒定值，從而保證在無功負荷變化的情況下并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定．這種方案在不增加任何附加設(shè)備和復(fù)雜度的情況下，簡單可靠地實現(xiàn)了光儲發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定有功功率輸出和并網(wǎng)電壓穩(wěn)定的雙重控制目標(biāo)．理論研究和仿真測試均驗證了新型并網(wǎng)控制方案的有效性和優(yōu)越性．

光儲發(fā)電系統(tǒng)；控制策略；無功動態(tài)補償；無功負荷；并網(wǎng)控制

分布式發(fā)電技術(shù)是一種有發(fā)展前途的能源綜合利用方式．其中太陽能發(fā)電具有較強的競爭力，成為電力系統(tǒng)中增長速度相對較快的能源之一[1-2]．光伏的功率輸出受光照強度的影響較大，其發(fā)電具有明顯的間歇性，通常只要求其執(zhí)行最大功率點跟蹤控制，若想獲得恒定的功率輸出，則需配備較大容量的儲能系統(tǒng)，與光伏在直流側(cè)并聯(lián)構(gòu)成光儲發(fā)電系統(tǒng)，從而解決由光照變化引起的有功功率波動[3-4]．當(dāng)前光儲發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)模越來越大，如何提高光伏單元的應(yīng)用效率，并減小其對系統(tǒng)運行、電能質(zhì)量等問題的影響是必須考慮的問題[5-6]．

光儲發(fā)電系統(tǒng)的控制策略是光儲混合電源并網(wǎng)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)，也是實現(xiàn)不同并網(wǎng)運行目標(biāo)的核心技術(shù)手段．目前逆變型可再生能源的并網(wǎng)控制多為恒功率控制，其中最為常規(guī)的控制策略是單位功率因數(shù)并網(wǎng)控制．在配電網(wǎng)絡(luò)的末端，無功負載對電能質(zhì)量的影響非常嚴重．對于采用常規(guī)單位功率因數(shù)并網(wǎng)控制的光儲發(fā)電系統(tǒng)，光照的變化、無功負荷的波動都將會對并網(wǎng)處電壓產(chǎn)生較大的影響，進而影響到該并網(wǎng)點上的其他負荷的正常供電．如果能夠利用逆變電源的控制方案調(diào)節(jié)并網(wǎng)節(jié)點的交流電壓，將會對光儲發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生積極的影響，具有十分重要的意義．

由于光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)與三相靜止同步補償器STATCOM的主電路拓撲基本一致，因此光儲發(fā)電系統(tǒng)在獲得穩(wěn)定的有功功率輸出的同時，也可以通過控制策略實現(xiàn)無功和諧波補償．目前逆變器已可以通過預(yù)設(shè)無功補償目標(biāo)值來實現(xiàn)恒定功率因數(shù)的功率輸出．文獻[7-8]提出了通過對光伏發(fā)電逆變器的并網(wǎng)控制實現(xiàn)有功和無功指令電流的合成，使其輸出無功電流，從而實現(xiàn)光伏并網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)．上述無功補償和調(diào)節(jié)能力依賴于控制策略中控制指令的下達，且其無功動態(tài)響應(yīng)能力受控制算法復(fù)雜度的影響．而對于位于配電網(wǎng)末梢的用戶側(cè)來說，采取更為簡單且能實現(xiàn)無功動態(tài)補償?shù)目刂撇呗愿袃?yōu)勢．

在并網(wǎng)運行狀態(tài)，光儲發(fā)電系統(tǒng)與系統(tǒng)的公共耦合點(point of common coupling，PCC)電壓主要靠大電網(wǎng)支撐，當(dāng)無功負荷波動時，保持大電網(wǎng)輸出的無功恒定，有助于實現(xiàn)并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定．筆者研究并提出了一種控制方式，當(dāng)無功負荷波動時，光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器能夠自動感知無功需求而實現(xiàn)無功補償，減少大電網(wǎng)向負荷提供的無功功率．這種控制方式可以降低線路和變壓器因傳輸無功功率造成的電壓降落，同時在不增加任何附加設(shè)備、不過多增加控制算法復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，滿足了向負荷的正常供電，較好地適應(yīng)了無功負荷的波動．

1 光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制

1.1 光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行條件下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括以下組成部分：光伏電池與蓄電池并聯(lián)部分、DC/AC逆變部分、濾波電抗Lf交流電網(wǎng)部分以及整個光儲發(fā)電系統(tǒng)的逆變并網(wǎng)控制部分.圖1中：R0為逆變裝置中各種損耗及電阻包括開關(guān)器件的導(dǎo)通電阻；T1、T2分別為隔離變壓器和升壓變壓器；Ls和Rs分別為電網(wǎng)的等效電感和等效電阻．

圖1 光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其控制Fig.1 Structure and control of grid-connected PV and battery generation system

由圖1可知，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換成直流電，與直流母線與蓄電池并聯(lián)，經(jīng)過穩(wěn)壓電容C后，由電壓型逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，再經(jīng)過濾波回路及隔離變壓器接入電網(wǎng)和本地負荷．

光儲發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運行條件下一般采用PQ功率控制策略．本文搭建了光儲發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，其中以蓄電池為例的儲能元件充電控制采用3段式(恒流、恒壓、浮充)充電模式，放電控制采用恒流放電模式，光儲發(fā)電系統(tǒng)的逆變電源作為一個整體，其有功輸出為恒定值，由控制策略預(yù)先設(shè)定，在光照強度或負荷需求波動的情況下，由蓄電池來平衡光伏電源與負荷之間的差額．

整個控制系統(tǒng)的輸入包括兩部分：一是取自直流母線電壓Vdc及電流Idc；二是取自并網(wǎng)側(cè)的三相交流電壓ua、ub、uc和電流ia、ib、ic．控制系統(tǒng)輸出PWM脈沖控制信號來控制逆變器中的IGBT通斷，從而實現(xiàn)光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)發(fā)電．

目前的光儲發(fā)電系統(tǒng)的PQ功率控制策略是根據(jù)電網(wǎng)側(cè)取得的電壓電流進行瞬時有功、無功功率的解耦運算，通過PI調(diào)節(jié)控制使逆變器按照指令將光儲混合電源輸出功率轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣饔泄β瘦敵?，一般控制無功功率輸出為零，從而使光儲發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)單位功率因數(shù)并網(wǎng)．在PQ功率控制方式下的光儲發(fā)電系統(tǒng)輸出的電壓電流頻率一般僅取決于網(wǎng)側(cè)頻率，而電壓幅值則同時受到逆變器控制策略和直流側(cè)電容器電壓的影響．為了實現(xiàn)光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)時的不同運行目標(biāo)，必須改善其控制策略．

1.2 dq0變換與瞬時功率的計算

PQ功率控制是基于瞬時有功、無功功率的解耦與計算．為實現(xiàn)對三相交流系統(tǒng)的解耦與功率控制，首先是將三相交流系統(tǒng)映射到3個獨立系統(tǒng)中，一般采用派克變換，即將交流系統(tǒng)中互相耦合的三相系統(tǒng)映射為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流dq0系統(tǒng)，如圖2所示．dq矢量屬于同步轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系，其坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度與電網(wǎng)電壓角頻率一致．

圖2 三相交流坐標(biāo)系與dq坐標(biāo)系Fig.2 Three phase AC coordinate system and dq coordinate system

將光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)側(cè)的三相交流電壓電流經(jīng)過dq0變換后，計算得到瞬時有功、無功的表示式為

空間旋轉(zhuǎn)矢量u、i在三相坐標(biāo)上的投影即可得到三相交流電壓電流的瞬時值ua、ub、uc和ia、ib、ic；空間旋轉(zhuǎn)矢量u、i在dq坐標(biāo)上的投影即dq軸上的電壓電流瞬時值ud、uq和id、iq．因此，通過計算得到并網(wǎng)側(cè)電網(wǎng)電壓的相位φ，令空間旋轉(zhuǎn)矢量u的初始相位與d軸重合，即空間旋轉(zhuǎn)矢量u的d軸分量即為電網(wǎng)電壓矢量的幅值，而q軸分量為零(此后本文中涉及的dq0變換皆按此角度關(guān)系進行)．由式(1)可得

由式(2)可知，光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制的有功功率由id決定，無功功率由iq決定．因此，三相電流的有功分量和無功分量id、iq可分別經(jīng)PI控制模塊調(diào)節(jié)，達到控制有功、無功功率的目的．

1.3 光儲發(fā)電系統(tǒng)的逆變器并網(wǎng)控制策略

由圖1可得光儲發(fā)電系統(tǒng)逆變?yōu)V波電路等效示意，如圖3所示．

圖3 逆變器及濾波電路的等效電路Fig.3 Equivalent circuit of inverter and filter

逆變器出口至逆變器控制信號采集點(一般為并網(wǎng)點)之間的電感用L表示，電阻用R表示．定義逆變器出口處三相電壓分別為ea、eb、ec，其d、q分量分別為ed、eq；逆變器輸出電流分別為ia、ib、ic，其d、q分量分別為id、iq；控制信號采集點處電壓分別為ua、ub、uc，其d、q分量分別為ud、uq．

由圖3可得該逆變電路的狀態(tài)方程為

對式(3)進行dq0變換，再將電流經(jīng)PI控制模塊調(diào)節(jié)代回式(3)中，可得

式中：KiP、KiI分別為電流控制環(huán)的比例、積分系數(shù)；id,ref、iq,ref分別為id、iq的參考值．

式(4)為前饋控制算法，實現(xiàn)逆變器輸出電流有功、無功分量id、iq的解耦控制．

由式(2)和式(4)可知，逆變器輸出的有功、無功分別由id、iq決定，且二者相互獨立．因此，通過對id、iq的調(diào)節(jié)，就實現(xiàn)了對有功、無功功率的獨立控制．若光儲發(fā)電系統(tǒng)的控制信號取自點S1，即L=Lf、R=R0．光儲發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運行情況下PQ控制策略如圖4所示．

圖4 常規(guī)PQ控制策略邏輯Fig.4 Logic of general PQ control strategy

如圖4所示，傳統(tǒng)的光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制策略為單位功率因數(shù)PQ控制，其控制目標(biāo)即逆變器輸出無功功率為0，因此由式(2)可知，iq,ref應(yīng)設(shè)定為0，即無功功率由大電網(wǎng)側(cè)來提供．而對于并網(wǎng)的光儲發(fā)電系統(tǒng)，并網(wǎng)點的電壓主要由大電網(wǎng)支撐．在上述傳統(tǒng)控制方案下，無功負荷的變化將引起大電網(wǎng)側(cè)提供的無功功率出現(xiàn)波動，勢必導(dǎo)致并網(wǎng)點電壓的波動，影響負荷點的供電質(zhì)量．

2 無功動態(tài)補償?shù)牟⒕W(wǎng)控制新策略

2.1 電壓型逆變器的數(shù)學(xué)模型及功率輸出

事實上，光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變電路結(jié)構(gòu)與三相靜止同步補償器(STATCOM)的主電路是完全一致的．因此，光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器完全具有無功補償?shù)哪芰ΓO(shè)圖3中逆變器的出口處電壓和并網(wǎng)控制信號采集點S1處電壓分別為

式中：E為逆變器出口處正序電壓；U為控制信號采集點處正序電壓；δ為逆變器出口處電壓與并網(wǎng)點電壓的相角差，為可控量．將式(5)、式(6)代入式(3)，得

另外，由逆變器兩側(cè)的能量關(guān)系可得直流側(cè)電容電壓方程為

以id、iq、Vdc為待求量，對式(7)、式(9)進行dq0變換，可得逆變器在dq坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型，即

穩(wěn)定運行狀態(tài)下有

由式(10)可得穩(wěn)態(tài)電流和逆變器直流側(cè)電壓為

因此電壓型逆變器在穩(wěn)態(tài)運行條件下可提供的無功功率為

顯然，并網(wǎng)運行的光儲發(fā)電系統(tǒng)完全具有無功補償?shù)哪芰?，且該無功功率完全是由電壓型逆變器和直流側(cè)電容來提供的．逆變器可提供的無功功率大小可通過調(diào)節(jié)δ和逆變器出口處正序電壓E來改變.而δ和E的大小與經(jīng)逆變器輸出的有功功率和無功功率均有關(guān)系．

2.2 無功動態(tài)補償?shù)墓鈨Πl(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制新方案

為了保證光儲發(fā)電系統(tǒng)中負荷點的電壓水平穩(wěn)定，并充分利用并網(wǎng)逆變器的無功補償能力，本文提出了一種新型的無功動態(tài)補償?shù)墓鈨Πl(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)控制方案．即控制大電網(wǎng)側(cè)對負荷點供給的無功功率，而利用光儲發(fā)電系統(tǒng)的無功輸出能力實現(xiàn)一定的無功負荷需求(在其容量范圍內(nèi))，從而確保光儲發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)點處的電壓穩(wěn)定，保證負荷的正?？煽抗╇姡?/p>

為實現(xiàn)上述控制思想，可將有功、無功的控制信號取自不同點．即控制有功分量的電氣信號取自逆變器輸出經(jīng)濾波電抗后的S1點，而控制無功的電氣信號取自電網(wǎng)側(cè)S2點，新控制方案如圖5所示．

圖5 光儲發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)控制Fig.5 Grid-connected control of PV and battery generation system

令1TL、2TL和1TR、2TR分別為變壓器T1、T2的等效電感、電阻．電氣控制信號取S1點時對應(yīng)的受控變量推導(dǎo)公式中，有L=L1=Lf、R=R0；對于電氣控制信號取S2點時對應(yīng)的受控變量推導(dǎo)公式中，有L= L2=Lf+1TL+2TL+Ls、R=1TR+2TR+Rs．與圖5相對應(yīng)的控制策略邏輯如圖6所示．

圖6 新型控制策略邏輯Fig.6 Logic of novel control strategy

圖6 中：1dSu,、1dSi,和1qSi,為控制信號采集點S1處電網(wǎng)電壓、電流的dq0變換結(jié)果；2dSu,、2dSi,和2qSi,為控制信號采集點S2處電網(wǎng)電壓、電流的dq0變換結(jié)果．由圖6可見，逆變器有功功率的控制信號取自S1，無功功率的控制信號取自S2，使得此控制方案通過控制逆變器輸出電流的d分量和大電網(wǎng)側(cè)電流的q分量，達到分別控制逆變器輸出最大有功功率和控制大電網(wǎng)側(cè)提供固定無功功率(或控制無功為零)．該方案中逆變器同時實現(xiàn)并網(wǎng)后的有功輸出和無功補償?shù)墓δ芏鵁o需添加設(shè)備，無功補償?shù)哪芰τ墒?12)確定．

3 仿真驗證

為驗證本文所提控制策略的有效性，并與傳統(tǒng)控制策略進行對比，在Matlab/Simulink平臺上按照圖1和圖5所示的結(jié)構(gòu)搭建了光儲發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電仿真模型．

該模型中，光照強度為1,000,W/m2，光伏陣列的最大功率輸出為10,kW．蓄電池額定端電壓為200,V，容量為300,Ah，其充電狀態(tài)SOC初始值為60%．未額外配備無功補償裝置．仿真時長為3,s．負荷額定電壓為400,V．

仿真1：初始狀態(tài)的有功負荷為10,kW，無功負荷為0,kVar．1.5,s時，有功負荷不變，無功負荷增加到7,kVar．同等條件下與常規(guī)單位功率因數(shù)并網(wǎng)控制相比較．仿真結(jié)果如圖7和圖8所示．

圖7為常規(guī)單位功率因數(shù)PQ控制下的負荷線電壓有效值、逆變器側(cè)和大電網(wǎng)側(cè)的無功輸出．

圖8為新型控制策略下的負荷線電壓有效值、逆變器側(cè)和大電網(wǎng)側(cè)的無功輸出．

圖7 仿真1在常規(guī)控制策略下的結(jié)果Fig.7 Results for simulation 1 under traditional control scheme

圖8 仿真1在新型控制策略下的結(jié)果Fig.8 Results for simulation 1 under novel control scheme

仿真2：初始狀態(tài)的有功負荷為5,kW，無功負荷為0,kVar．1.5,s時，有功負荷不變，無功負荷增加到5,kVar．同等條件下與常規(guī)單位功率因數(shù)并網(wǎng)控制相比較．仿真結(jié)果如圖9和圖10所示．

圖9為常規(guī)單位功率因數(shù)PQ控制下的負荷線電壓有效值、逆變器側(cè)和大電網(wǎng)側(cè)的無功輸出．圖10為新型控制策略下的負荷線電壓有效值、逆變器側(cè)和大電網(wǎng)側(cè)的無功輸出．

圖9 仿真2在常規(guī)控制策略下的結(jié)果Fig.9Results for simulation 2 under traditional control scheme

圖10 仿真2在新型控制策略下的結(jié)果Fig.10Results for simulation 2 under novel control scheme

在不同負荷需求情況下，對比采用2種不同控制策略得到的仿真波形可知，本文提出的新型控制策略充分利用了并網(wǎng)逆變器的無功輸出能力，更有利于保證公共耦合點電壓質(zhì)量．根據(jù)無功負荷波動的更多不同情況，表1給出了新型控制策略與常規(guī)控制策略下的部分對比結(jié)果．

表1 2種控制策略下的負荷線電壓有效值Tab.1 RMS phase-to-phase voltage of load under novel and traditional control scheme

由表1可知，光儲發(fā)電系統(tǒng)的逆變電源在輸出有功功率的同時也具備無功功率補償?shù)哪芰Γ滦涂刂撇呗韵聦崿F(xiàn)了最大有功和無功補償?shù)碾p重控制，具體體現(xiàn)在逆變器出口處電壓的幅值E和相角δ上．其中有功輸出的變化主要影響δ，而無功輸出的變化主要影響E的大?。鈨Πl(fā)電系統(tǒng)的逆變電源的有功輸出跟蹤其指令值，因此其無功補償?shù)哪芰σ部梢允莿討B(tài)改變的．由理論分析和仿真驗證表明：對于常規(guī)控制策略而言，當(dāng)無功負荷變化時，由于無功功率的傳輸導(dǎo)致公共耦合點電壓有較大的變化，不利于提供可靠的電能質(zhì)量；而對于新控制策略而言，由于其具有一定的無功補償能力，能夠有效保證公共耦合點電壓的穩(wěn)定．

4 結(jié) 語

光儲發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)時采集公共耦合點電壓、電流，通過派克變換達到有功、無功功率獨立控制的目的．本文提出取逆變器輸出電流的有功分量和大電網(wǎng)側(cè)電流無功分量分別進行PI控制．這樣既保證了可再生能源波動情況下光儲發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定的有功功率輸出，又使得在無功負荷波動的情況下，由并網(wǎng)逆變器實現(xiàn)無功補償?shù)哪芰Γ瑥亩ＷC負荷點的電壓穩(wěn)定．若要實現(xiàn)電壓穩(wěn)定，一般需就地配備無功補償設(shè)備，而本文提出的新方案不需要增加額外設(shè)備投資，即可實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率輸出和并網(wǎng)電壓穩(wěn)定的雙重控制目標(biāo)，簡單可行．理論分析和仿真結(jié)果均表明，新型控制方案較之傳統(tǒng)單位功率因數(shù)PQ控制能更好地維持并網(wǎng)節(jié)點電壓穩(wěn)定．

［1］ Benner J P，Kazmerski L. Photovoltaics gaining greater visibility[J]. IEEE Spectrum，1999，36(9)：34-42.

［2］ Hill C A，Such M C，Chen Dongmei，et al. Battery energy storage for enabling integration of distributed solar power genetation[J]. IEEE Transactions on Smart Grid，2012，3(2)：850-857.

［3］ Su Weifu，Huang S J，Lin C E. Economic analysis for demand-side hybrid photovoltaic and battery energy storage system[J]. IEEE Transactions on Industry Applications，2001，37(1)：171-177.

［4］ Glavin M E，Chan P K W，Armstrong S，et al. A stand-alone photovoltaic supercapacitor battery hybrid energy storage system[C]// International Power Electronics and Motion Control Conference．Poznan，Poland，2008：1688-1695.

［5］ Soultanis N L，Hatziargyriou N D. Control issues of inverters in the formation of L. V. micro-grids[C]// Power Engineering Society General Meeting. Tampa，USA，2007：1-7.

［6］ 李盛偉，李永麗，孫景釕，等. 光伏發(fā)電系統(tǒng)孤島運行狀態(tài)的故障特性分析[J]. 天津大學(xué)學(xué)報，2011，44(5)：401-405.

Li Shengwei，Li Yongli，Sun Jingliao，et al. Fault characteristic analysis of photovoltaic power system islanding operation[J]. Journal of Tianjin University，2011，44(5)：401-405(in Chinese).

［7］ Varma R K，Khadkikar V，Seethapathy R. Nighttime application of PV solar farm as STATCOM to regulate grid voltage[J]. IEEE Transactions on Energy Conversion，2009，24(4)：983-985.

［8］ 汪海寧，蘇建徽，丁 明，等. 光伏并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)[J]. 中國電機工程學(xué)報，2007，27(2)：75-79．

Wang Haining，Su Jianhui，Ding Ming，et al. Photovoltaic grid connected power conditioner system [J]. Proceedings of the CSEE，2007，27(2)：75-79(in Chinese).

Grid-Connected Control Scheme of PV and Battery Generation System with Dynamic Reactive Power Compensation

Li Bin1，F(xiàn)an Xulu1，Tian Xiaohe1，Zeng Hongyan1，Liu Haitao2，Li Yang2
(1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China)

In distribution network，the photovoltaic(PV) and battery generation systems are directly connected to grid system at the user side，while the reactive load changes of the user side will cause voltage fluctuations at the grid-connected point. To solve this problem，a synchronization control program with the capacity of dynamic reactive power compensation for PV and battery generation system was proposed. In the program，the reactive and active power outputs were controlled independently through Park transformation. On one hand，the charging and discharging of the battery was controlled to achieve the stability of active power output of the PV and battery generation system in the case of light changes. On the other hand，the reactive power output was controlled to balance the dynamic requirement of reactive power，so as to ensure the voltage stability of the network in the case of reactive power load changes. The dual-control target of active power output stability and the voltage stability of the gridconnected point were easily and reliably achieved，without adding any additional equipment and complexity of the case. Theoretical studies and simulation tests both verified the effectiveness and superiority of the grid-connected control program.

PV and battery generation system；control scheme；dynamic reactive power compensation；reactive load；synchronization control

TM761

A

0493-2137(2013)11-0977-07

DOI 10.11784/tdxb20131105

2012-05-21；

2012-10-06.

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2011AA05A106)；國家自然科學(xué)基金資助項目(50977061)；國家電網(wǎng)公司2012科技項目支持(微電網(wǎng)應(yīng)用模式與協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究開發(fā)與應(yīng)用)．

李 斌（1976— ），男，博士，副教授，libin_tju@126.com.

范須露，fanxulutju@163.com.