一種含無功電流注入的光伏低電壓穿越方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術領域，具體涉及一種含無功電流注入的光伏低電壓穿越 方法。
【背景技術】
[0002] 當今環(huán)境問題日益嚴重，發(fā)展新能源的是緩解環(huán)境問題的一種有效手段，而光伏 作為新能源的一種因此越來越受到人們的關注，光伏產(chǎn)業(yè)也在最近幾年迅速發(fā)展。當大規(guī) 模光伏電源接入電網(wǎng)以后，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，光伏電源不能簡單的被切除，應具備一定的 低電壓穿越能力，否則由于光伏電源的切除，導致功率的缺失，進一步導致電壓的下降，可 能會引起相鄰光伏電源的脫網(wǎng)，進一步造成電網(wǎng)是故障范圍擴展，甚至引起電網(wǎng)崩潰。除此 之外，光伏電源在低電壓時不僅僅需要保持不脫網(wǎng)允許一段時間，同時需要光伏向電網(wǎng)注 入一定的無功電流以支撐電網(wǎng)電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于根據(jù)光伏低電壓穿越要求，提供一種含無功電流注入的光伏低 電壓穿越方法。
[0004] 在滿足上述要求和考慮電網(wǎng)有功功率平衡的情況下，基于正負負序電網(wǎng)電壓定向 PI控制提出了如下控制策略:光伏并網(wǎng)點電壓跌落后還不低于閥值時，優(yōu)先保證光伏有功 功率輸出不變，利用光伏并網(wǎng)逆變器過流能力提供最大無功功率輸出；當并網(wǎng)點電壓跌落 后低于閥值時，切除光伏并網(wǎng)逆變器有功功率輸入，光伏全部提供無功功率輸出，以最大限 度對并網(wǎng)點電壓提供支撐作用。上述策略在光伏低電壓穿越時光伏輸出的有功功率P和無 功功率Q按公式下面設定：
[0005]
[0006] Q = Qmax
[0007] 其中，Vpcc為光伏并網(wǎng)點電壓的正序電壓標么值;Vref為切除光伏并網(wǎng)逆變器有功 功率輸入的電壓閥值。P q為故障前光伏輸出有功功率;Qmax為在不同VP。。跌落情況下考慮光 伏逆變器最大電流限制能提供的最大無功功率，該值需要計算。
[0008] 本發(fā)明有益效果:本發(fā)明在電壓跌落不嚴重情況下，保持光伏有功功率輸出不變， 盡量提供無功功率;在電壓跌落較嚴重情況下，光伏不輸出有功功率，全部輸出無功功率。 同時在電網(wǎng)不對稱故障下，引入負序控制消除由負序分量引起的有功功率波動，并推導出 最大無功功率設定值計算公式。本發(fā)明能根據(jù)電壓跌落情況充分利用光伏對有功功率和無 功功率的控制能力，在一定情況下保證有功功率輸出，又能最大限度的提供無功功率，有助 于并網(wǎng)點電壓的恢復。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明方法流程圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明方法整體控制策略圖。
[0011] 圖3為滯環(huán)控制環(huán)節(jié)示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。如附圖1所示，本發(fā)明有幾個關鍵步驟：
[0013] 1)若未監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓跌落，則光伏逆變器以功率因數(shù)為1并網(wǎng)運行;若檢測到 并網(wǎng)點電壓跌落，則判斷電壓跌落程度。
[0014] 2)若電壓跌落程度較?。y量到的光伏并網(wǎng)點的正序電壓標幺值大于等于閾值 Vref)，則設定輸出有功功率P為Po,并根據(jù)有功功率Po及光伏逆變器電流約束條件計算出能 輸出的最大無功功率Qmax，并設為Q;否則光伏并網(wǎng)逆變器全部輸出無功，不輸出有功功率， 即 P = 0，Qmax。
[0015] 3)根據(jù)P、Q設定值計算內(nèi)環(huán)參考電流。
[0016]如圖2所示，對光伏采用T/4延時法將并網(wǎng)點電壓和電流坐標變換到靜止αβ坐標系 下的正、負序電壓d Gp和正、負序電流、Cp，再變換到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標下，最后得 到正序d軸電壓M，正序q軸電壓V，負序d軸電壓匕％負序q軸電壓和正序d軸電流K，正 序q軸電流<，負序d軸電流/】，負序q軸電流4。
[0017]根據(jù)跌落程度判斷是否輸出有功功率。如公式所示：
[0018:
[0019] 根據(jù)P和逆變器能運行流過的最大電流Imax(-般情況下Imax為額定電流IN的1.5 倍)計算光伏能輸出的最大無功功率。
[0020] 其中Vref應滿足
[0021]
[0022]其中η為不對稱度，定義為
[0023]
[0024] Vrrf整定需要對電網(wǎng)各種故障進行模擬，確定其最小值，然后根據(jù)電網(wǎng)實際需求進 行整定，只要其大于整個電網(wǎng)的最小值即可。
[0025]
[0026] 其中：
[0027]
[0028]
[0029] D1 =[(Vf)2 +(F/)2] + [(F；!)2 -f(P；；)2]
[0030] 由于光伏輸出功率和電流滿足關系：
[0031 ] P(t) =Pi+PC2C〇s(2 ω t)+PS2sin(2 ω t)
[0032] Q(t) =Qi+QC2C〇s(2 ω t)+QS2sin(2 ω t)
[0033] 其中
[0034] i]=Vfl!；+VfI!；+V：I：+V：l；
[0035] =
[0036] I]2=V；I^-V；I!；-VfI：+VfI；
[0037] +
[0038] 其中，ω為電網(wǎng)角頻率;？。2么2幾2幾2均是由系統(tǒng)電壓不平衡引起的有功和無功 二倍頻波動。Pi和Qi是光伏輸出的有功功率和無功功率。為消除有功功率的二倍頻波動，即 令Pc2 = 0、Ps2 = 0。同時根據(jù)計算得到的P和Q，令Pi = P、Qi = Q,然后據(jù)下面公式計算內(nèi)環(huán)正序 d軸參考值，正序q軸參考值^^，負序d軸參考值H負序q軸參考值；/。
[0039]
[0040] 步驟（4):根據(jù)步驟（3)計算得到的^、/^和^，再與并網(wǎng)點電流 g、/『、/】和?〗相減，其偏差通過正負序內(nèi)環(huán)PI控制器后生成SVPWM調(diào)制信號控制光伏并 網(wǎng)逆變器，從而實現(xiàn)光伏在不對稱故障下的低電壓穿越。
[0041] 當電網(wǎng)電壓在無功電流注入的情況下得到支撐或者故障切除導致電壓升高時，應 滿足滯環(huán)控制環(huán)節(jié)如附圖3所示。
[0042] 當W人高降低時，只要低于Vre3f，控制改為全部提供無功方式，但當W人低升高 時，需升高Vref+ △ V到以后，控制才改為優(yōu)先提供有功方式。調(diào)節(jié)△ V大小可以有效防止因為 控制方式的改變引起的電壓跳變問題。
[0043] 本發(fā)明在滿足光伏低壓穿越要求的前提下，根據(jù)并網(wǎng)點電壓跌落情況，在接入點 電壓跌落不嚴重時優(yōu)先提供有功，電壓跌落嚴重時全部提供無功支持。電網(wǎng)不對稱故障時， 消除光伏輸出的有功二倍頻波動，保證系統(tǒng)有功平衡，進一步，提出了滯環(huán)控制環(huán)節(jié)，消除 光伏低電壓穿越控制方法可能出現(xiàn)的電壓跳變問題。該光伏低電壓穿越方法根據(jù)并網(wǎng)點電 壓跌落情況合理分配光伏輸出的有功功率和無功功率能對并網(wǎng)點電壓有較明顯提升作用。
【主權(quán)項】
1. 一種含無功電流注入的光伏低電壓穿越方法，其特征在于:在電網(wǎng)發(fā)生故障后引起 光伏接入點電壓下降，執(zhí)行W下步驟： 步驟（1):對光伏采用T/4延時法將并網(wǎng)點電壓和電流坐標變換到靜止郵坐標系下的 正、負序電壓吟^ 和正、負序電流得P、片P，再變換到同步旋轉(zhuǎn)dq坐標下，最后得到正序 d軸電壓巧，正序q軸電壓(67，負序d軸電壓巧，負序q軸電壓Fj和正序d軸電流巧，正序q軸 電流，負序d軸電流/;;，負序q軸電流; 步驟(2):判斷跌落程度，根據(jù)跌落程度判斷是否輸出有功功率P; 令Vpcc為光伏并網(wǎng)點電壓的正序電壓標么值;Vref為切除光伏并網(wǎng)逆變器有功功率輸入 的電壓閥值，若Vpcc含Vref,則設定輸出有功功率P為Po,并根據(jù)有功功率Po及光伏逆變器電流 約束條件計算出能輸出的最大無功功率Qmax,并設為Q;否則光伏并網(wǎng)逆變器全部輸出無功； 其中Po為故障前光伏輸出功率 步驟(3):由于光伏輸出功率和電流滿足關系： P(t) = Pi+Pc2C〇s(2 CO t)+Ps2sin(2 ? t) Q(t) = Qi+Qc2C〇s(2 ? t)+Qs2sin(2 ? t) 其中其中，CO為電網(wǎng)角頻率;口。2、口32、9。2、932均是由系統(tǒng)電壓不平衡引起的有功和無功二倍 頻波動;Pl和化是光伏輸出的有功功率和無功功率;為消除有功功率的二倍頻波動，即令Pc2 = 0、Ps2 = 0;同時根據(jù)步驟 (2)中計算得到的P和Q，令Pi = P、化=Q，然后據(jù)下面公式計算內(nèi)環(huán)正序d軸參考值i友， 正序q軸參考值巧，負序d軸參考值ilgf ,負序q軸參考值與;步驟(4):根據(jù)步驟(3)計算得到的據(jù)/、與;W、a,和冷;:，再與并網(wǎng)點電流巧、/f、料 和相減，其偏差通過正負序內(nèi)環(huán)PI控制器后生成SVPWM調(diào)制信號控制光伏并網(wǎng)逆變器，從 而實現(xiàn)光伏在不對稱故障下的低電壓穿越。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含無功電流注入的光伏低電壓穿越方法，其特征在于： 切除光伏并網(wǎng)逆變器有功功率輸入的電壓閥值Vref應滿足 心磅批-i):("2+i)+4(gk;可)2 -巧 Ki -礦言〇 其中n為不對稱度，定義為
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含無功電流注入的光伏低電壓穿越方法?，F(xiàn)有的光伏低電壓穿越方法有很多，然而并未充分利用光伏逆變器對功率的控制作用。本發(fā)明在電壓跌落不嚴重情況下，保持光伏有功功率輸出不變，盡量提供無功功率；在電壓跌落較嚴重情況下，光伏不輸出有功功率，全部輸出無功功率。同時在電網(wǎng)不對稱故障下，引入負序控制消除由負序分量引起的有功功率波動，并推導出最大無功功率設定值計算公式。本發(fā)明能根據(jù)電壓跌落情況充分利用光伏對有功功率和無功功率的控制能力，在一定情況下保證有功功率輸出又能最大限度的提供無功功率，有助于并網(wǎng)點電壓的恢復。
【IPC分類】H02J3/16, H02J3/24, H02J3/38
【公開號】CN105591401
【申請?zhí)枴緾N201610057166
【發(fā)明人】王慧芳, 黃顯斌, 林達
【申請人】浙江大學
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年1月27日