[发明专利]一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法

说明书

一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，涉及并网逆变器控制和电力电子技术领域，为了解决现有并网逆变器在极弱电网下功率传输能力不足的问题，通过采集并网点电压、电网电压和并网逆变器输出电流，将PCC电压幅值信息引入到并网电流控制结构中，根据并网电流和电网阻抗自适应调节无功功率输出补偿因输出电流的提高导致的PCC电压幅值的下降，扩大并网电流的输出范围。它用于提升并网逆变器的功率传输能力和对于不同输出工况、不同接入地点的适应能力。

技术领域

本发明涉及一种提升极弱电网下并网逆变器功率传输能力的方法，涉及并网逆变器控制和电力电子技术领域。

背景技术

为了解决传统化石能源带来的环境污染问题，光伏、风电等新能源发电技术得到了广泛关注。为了实现我国在2021年提出“碳达峰”和“碳中和”的目标，大力发展新能源发电已成为中国重大战略需求。并网逆变器作为新能源发电单元的并网接口，通过控制其并网电流与电网进行功率交换，是新能源发电必不可少的关键环节。新能源发电系统一般处于偏远地区，多采用长距离输配电线路和多台变压器将能量输入电网，而此时电网呈现以低短路比(short circuit ratio,SCR)为特征的弱电网状态，当SCR＜2时，电网甚至呈现极弱电网状态。

随着新能源并网规模的扩大和功率等级的提高，它对电网的影响也越来越大。为了保证电网的供电质量，当新能源通过并网逆变器经高压传输线路并网时，要求其在公共耦合点(point of common coupling,PCC)的电压变化最大不超过±10％、功率因数(powerfactor,PF)不低于0.9。在正常电网下，并网逆变器可在单位功率因数控制下进行稳定有效的功率传输。但是在弱电网下，功率传输线路上存在明显的压降，逆变器输出电流的增大常常伴随着PCC电压的下降，从而限制了输出电流运行范围的扩大，影响了其功率传输能力的提高，尤其是极弱电网下，传输线上消耗的无功可能超出整个系统功率的一半。所以当前并网逆变器面临的主要挑战在于其在极弱电网下功率传输能力的提高，直接关系到新能源发电的推广使用和“双碳”目标的如期实现。

目前针对极弱电网条件下并网逆变器功率传输的研究大多集中于并网逆变器功率传输对并网电流的限制和引入专用无功补偿装置提高功率传输能力，缺少充分考虑PCC点电压跌落、功率因数以及同步稳定性对并网电流的限制和利用并网逆变器自身多功能控制优势进行无功电流补偿控制的研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有并网逆变器在极弱电网下功率传输能力不足的问题，提出了一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力的提升方法。

一种极弱电网下并网逆变器功率传输能力提升方法，所述方法包括以下内容：

步骤1、采集公共耦合点电压v_p送入电压采样函数，输出值经过派克变换器变换，得到公共耦合点电压d轴分量v_d和公共耦合点电压q轴分量v_q；

步骤2、公共耦合点电压q轴分量v_d经过比例积分控制器，得到的值与给定角频率ω_N求和，得到锁相环的输出角频率ω_c送入积分环节，得到锁相环的输出相位θ_c，锁相环的输出相位θ_c同时反馈给派克变换器和αβ坐标系；

步骤3、采集并网电流i_c送入电流采样函数，输出值经过克拉克变换器变换，得到变换值；

步骤4、实时采集电网电压V_g和电网阻抗X_g得到控制边界值，判断并网逆变器实际输出电流I₁是否大于边界值，