[发明专利]一种基于光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种基于光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法。大型和中型的光伏电源都应该具备承受一定电压异常的能力，以避免光伏电源的骤然脱网给电网带来的恶劣影响。当电网发生故障或者出现较大的扰动时，切除光伏电源往往会给电网带来非常严重的冲击，为了有效避免对电网的冲击影响，本发明注入的无功功率作用在感性阻抗上，产生相应的电压，进而对并网点电压形成抬升的效果，支撑了电网电压，提高了电力系统安全性与稳定性。

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化领域，特别涉及一种基于光伏并网逆变器的低电压穿越控制器设计。

背景技术

近年来，光伏在电力系统中所占的比重越来越大，这就导致了当电网发生故障或者出现较大的扰动时，切除光伏电源往往会给电网带来非常严重的冲击。因此从电网安全运行的角度来看，大型和中型的光伏电源都应该具备承受一定电压异常的能力，以避免光伏电源的骤然脱网给电网带来的恶劣影响。与风力发电的低电压穿越技术类似，当电网故障或者受到大扰动时导致光伏电源并网点电压跌落，在规定的电压跌落范围和持续时间间隔内，光伏电源能够不脱网的稳定运行。同时向电网输送定量的无功功率，用来支撑电网电压的恢复，使得电网能够尽快的恢复稳定运行。

目前世界上许多发达国家对于光伏电源低电压穿越能力做出了相应的规范，由于每个国家电网的频率、电压等级等系统参数都存在差异，所以制定的相关标准都不尽相同。相对于我国光伏技术发展来说，欧洲一些国家在光伏技术领域内已经走在了我们前列，光伏发电技术也比较成熟，参考这些国家的成熟经验能够有利于我国在光伏发电技术领域内的发展。

通过光伏低电压穿越技术的研究能够更好的发挥光伏发电的优越性。所以对于低电压穿越技术的继续深入研究是必不可少的，以使得在电网出现电压跌落故障时，光伏电源能够不脱网的稳定运行且向电网注入无功功率，为电网恢复稳定运行做出贡献。

在电网发生跌落故障时，逆变器电流急剧增大，可能会因电流过大损坏功率开关管，导致低电压穿越失败。然而传统的光伏低电压穿越技术多关注于功率与电流质量，对过电流问题研究较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种基于光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法，包括以下步骤：

步骤一、根据并网逆变器主电路的拓扑结构，建立并网逆变器在电网电压不对称的情况下的功率模型，然后把并网逆变器输出的有功功率与无功功率的数学模型由d-q坐标系变换为α-β坐标系，得到α-β坐标系下的有功功率与无功功率数学模型；

步骤二、通过正负序电压幅值的计算，判断跌落类型，根据跌落类型的判断之后，计算正负序无功功率的给定值Q^*，然后通过直流电压外环计算出并网逆变器输出的平均有功功率P^*；

步骤三、根据有功功率与无功功率数学模型，以及无功功率的给定值Q^*和平均有功功率P^*，确立抑制网侧负序电流为主的控制目标，计算出电网电压跌落情况下的电流内环的正负序电流指令参考值；

步骤四、建立准比例谐振控制器的传递函数，然后完成准比例谐振控制器参数的选择，从而完成准比例谐振控制器的设计，最后经过准比例谐振控制器对α-β坐标系下正负序电流参考值的无静差跟踪，完成对低电压穿越的控制。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本从并网逆变器的拓扑结构出发，构造并网逆变器在d-q坐标系下的正负序矢量数学模型，具有明确的物理意义，能够得到理想的控制器；(2)本发明提出的基于光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法，能够灵活地控制功率，有效地将并网电流限制在额定范围内，同时最大程度补偿电网电压，以支撑电网恢复，整个控制策略提高了电网电压故障时穿越的可靠性；(3)本发明的控制方法减少了很多不必要的坐标变换和正负序分离计算，使得控制系统结构更加精简，加强了控制系统的动态响应速度，具有很高的工程实用价值。