一种基于电流反馈提高光伏LVRT控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流反馈提高光伏LVRT控制方法，本发明专利技术引进电流控制信号，在光伏并网系统发生电压跌落时，通过实时调节逆变器直流侧卸荷电路中直流斩波器占空比D，实现对光伏发电系统并网电流抑制，减小其对大电网注入电流，既避免大量光伏电站集体脱网，电网震荡，导致电网崩溃的重大事故，又增大光伏发电系统的并网容量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法
本专利技术属于光伏发电系统
，涉及一种提高光伏发电系统低电压穿越能力的控制方法，具体涉及一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法。
技术介绍
随着我国光伏设备装机容量在区域电网中所占的比重越来越高，光伏设备对电网安全稳定运行的影响日益显现。当电网故障或扰动引起发电场并网点的电压波动时，光伏发电设备的应对措施若不当，将加剧电网波动，甚至导致电网大面积瘫痪，带来无法估量的损失。光伏发电技术领先的欧美国家针对光伏发电并网已制定了一系列的标准或提出了具体的技术要求，其关键技术主要包括低电压穿越(LVRT)及无功和有功调节等。而低电压穿越(LVRT)技术被认为是光伏并网设备设计制造控制技术上的最大挑战之一，直接关系到光伏发电的大规模应用。低电压穿越LVRT指在光伏并网点电压跌落的时候.光伏设备能够保持并网。甚至向电网提供一定的无功功率.支持电网恢复，直到电网恢复正常，从而“穿越”这个低电压时间电压跌落会给设备带来一系列暂态过程，如过电流问题，将严重危害光伏设备本身及其控制系统的安全运行。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法，是一种实时的低电压穿越能力的控制方法，其特征在于：定义PI为比例积分控制环节，卸荷电路直流斩波器占空比D；定义系统k时刻，光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，卸荷电路直流斩波器占空比Dk；则方法流程包括以下步骤：步骤1：选用两级式光伏发电并网系统，在光伏发电系统并网逆变器直流侧加装卸荷电路；步骤2：设定参考电流IRMS_ref，引入实时占空比计算参数：光伏发电系统并网逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc，卸荷电路电阻R；步骤3：计算k时刻光伏发电系统输出电流有效值IRMS，当输出电流有效值IRMS大于参考电流IRMS_ref时，卸荷电路投入系统运行，且消耗功率为PCROW；步骤4：采样k-1、k时刻光伏发电系统输出功率Pk-1、Pk及光伏发电系统并网逆变器直流侧功率Pdc_(k-1)、Pdc_k，及k时刻光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc；计算逆变器，并执行下述判断：当光伏发电系统输出电流有效值IRMS小于参考电流IRMS_ref时，卸荷电路直流斩波器占空比为0；当光伏发电系统输出电流有效值IRMS大于参考电流IRMS_ref，得出卸荷电路直流斩波器占空比调制量将其与三角波在比较器中比较，形成控制信号对电力电子开关T进行快速调节，计算出k+1时刻卸荷电路直流斩波器占空比Dk+1＝Dk+ΔD1，调节直流斩波器，使光伏发电系统能够在系统电压跌落时，光伏发电系统输出电流有效值IRMS超过参考电流IRMS_ref时，通过对卸荷电路中电力电子开关的快速控制，使其能够实时调整光伏发电系统输出电流的大小。作为优选，步骤2中所述的参考电流IRMS_ref，为光伏发电系统输出额定电流有效值，其计算公式为：其中IRMS_an、IRMS_bn、IRMS_cn分别表示逆变器并网侧A、B、C三相额定电流有效值。作为优选，步骤3中所述的光伏发电系统输出电流有效值IRMS，其计算公式为：其中IRMS_a、IRMS_b、IRMS_c分别表示逆变器并网侧A、B、C三相电流有效值；当k时刻卸荷电路投入系统运行时，其消耗功率PCROW：Pk_ref＝3IRMS_ref(URMS_a+URMS_b+URMS_c)；其中URMS_a、URMS_b、URMS_c分别表示逆变器并网侧A、B、C三相电压有效值；当k时刻，光伏发电系统输出电流有效值IRMS大于参考电流IRMS_ref，则卸荷电路直流斩波器占空比：作为优选，步骤4的具体实现包括以下子步骤：步骤4.1：采样光伏发电系统输出电压Uk、、电流Ik，逆变器直流侧电压Udc、电流Idc；步骤4.2：求k-1、k时刻输出电流有效值IRMS；步骤4.3：判断k时刻并网点电流IRMS与参考电流IRMS_ref偏差是否大于0；若是，则跳转执行下述步骤4.4.2；若否，则顺序执行下述步骤4.4.1；步骤4.4.1：D＝0，并执行下述步骤4.5；步骤4.4.2：通过PI调节器计算直流斩波器占空比调制量ΔD1，并执行下述步骤4.4.3；步骤4.4.3：计算D＝ΔD1+D；步骤4.5：输出D。本专利技术引进电流控制信号，在光伏并网系统发生电压跌落时，通过实时调节逆变器直流侧卸荷电路直流斩波器占空比D，实现对光伏发电系统输出电流抑制，减小其对大电网注入电流，既避免大量光伏电站集体脱网，电网震荡，导致电网崩溃的重大事故，又增大光伏发电系统的并网容量。附图说明图1：是本专利技术实施例的电力验证系统电气接线图；图2：是本专利技术实施例的流程图；图3：是本专利技术实施例在标准环境条件下，正常运行状态下，光伏阵列输出特性曲线；其中(a)纵坐标表示光伏阵列输出功率PPV(kW)，(b)纵坐标表示逆变器直流侧电压Udc(V)，(c)纵坐标表示逆变器直流侧Idc(A)；(d)纵坐标表示逆变器交流侧电流IAC(A)；(e)纵坐标表示逆变器并网点交流侧电压UAC(V)；图4：是本专利技术实施例在标准条件下，光伏阵列输出额定容量，当系统发生故障时，系统电压跌落，光伏发电系统输出特性曲线；其中(a)、(b)横坐标均表示时间，(a)纵坐标表示光伏发电系统并网点电压,(b)纵坐标表示逆变器交流侧输出电流；图5：是本专利技术实施例在标准温度光照变化情况下，光伏阵列输出额定功率一半，当系统发生故障时，系统电压跌落，光伏发电系统输出特性曲线；其中(a)、(b)横坐标均表示时间(s)，(a)纵坐标光伏发电系统并网点电压,(b)纵坐标表示逆变器交流侧输出电流。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1，本实施例以光伏两级式三相发电系统为例。光伏电池板PV接入boost电路，boost电路主要由电容C1、电感L、快速电力电子开关T1、电容C2、二极管D组成，在卸荷电路由快速电力电子开关T2及卸荷电阻R。正常运行时，光伏阵列通过boost电路及逆变器向电网输送电能，而卸荷电路快速电力电子开关T2关断，当系统电压跌落时，逆变器并网侧，检测电流超过设定值，触发卸荷电路中快速电力电子开关T2，根据计算所得占空比Dref对快速电力电子开关T2进行控制，并通过卸荷电阻R进行放电，使其在系统电压跌落时，减少光伏阵列向系统注入电流。电力验证系统参数如表1所示。表1电力验证系统仿真参数请见图2，基于上述电力验证系统电路，本专利技术提供了一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法，首先定义PI为比例积分控制环节，卸荷电路直流斩波器占空比D；定义系统k时刻，光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，卸荷电路直流斩波器占空比Dk；则方法流程包括以下步骤：步骤1：选用两级式光伏发电并网系统，在光伏发电系统并网逆变器直流侧加装卸荷电路；步骤2：设定参考电流IRMS_ref，引入实时占空比计算参数：光伏发电系统并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流反馈提高光伏LVRT控制方法，是一种实时的LVRT控制方法，其特征在于：定义系统k时刻，光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，卸荷电流中直流斩波器占空比为Dk，则方法流程包括以下步骤：步骤1：选用两级式光伏发电并网系统，在并网逆变器直流侧加装卸荷电路；步骤2：设定参考电流IRMS_ref，引入实时占空比计算参数：逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc，k时刻光伏发电系统并网点电压Uk、电流Ik，直流卸荷电路电阻R；步骤3：计算k时刻并网点电流IRMS，卸荷电路投入系统运行时的消耗功率PCROW，并网点电流IRMS大于参考电流IRMS_ref时逆变器，直流侧卸荷电路直流斩波器占空比Dk；步骤4：k时刻采样光伏发电系统并网点电压Uk、电流Ik，逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc；计算逆变器直流侧功率Pdc，光伏发电系统并网点参考功率Pk_ref，并执行下述判断：当光伏发电系统并网点电流IRMS小于参考电流IRMS_ref时，直流斩波器输出占空比为0；当光伏发电系统并网点电流IRMS大于参考电流IRMS_ref，得出直流斩波器占空比调制量将其与三角波在比较器中比较，形成控制信号对电力电子开关T进行快速调节，调节直流斩波器占空比Dk+1＝Dk+ΔD1，使光伏发电系统输出电流Ik能够在系统电压跌落，逆变器输出电流超过参考电流IRMS_ref时，通过对直流卸荷电路中电力电子开关的快速控制，使其能够实时调整光伏发电系统并网点电流的大小。...

【技术特征摘要】
1.一种基于电流反馈提高光伏低电压穿越能力的控制方法，是一种实时的低电压穿越能力的控制方法，其特征在于：定义PI为比例积分控制环节，卸荷电路直流斩波器占空比D；定义系统k时刻，光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，卸荷电路直流斩波器占空比Dk；则方法流程包括以下步骤：步骤1：选用两级式光伏发电并网系统，在光伏发电系统并网逆变器直流侧加装卸荷电路；步骤2：设定参考电流IRMS_ref，引入实时占空比计算参数：光伏发电系统并网逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc，卸荷电路电阻R；步骤3：计算k时刻光伏发电系统输出电流有效值IRMS，当输出电流有效值IRMS大于参考电流IRMS_ref时，卸荷电路投入系统运行，且消耗功率为PCROW；步骤4：采样k-1、k时刻光伏发电系统输出功率Pk-1、Pk及光伏发电系统并网逆变器直流侧功率Pdc_(k-1)、Pdc_k，及k时刻光伏发电系统输出电压Uk、电流Ik，逆变器直流侧参数电压Udc、电流Idc；计算逆变器，并执行下述判断：当光伏发电系统输出电流有效值IRMS小于参考电流IRMS_ref时，卸荷电路直流斩波器占空比为0；当光伏发电系统输出电流有效值IRMS大于参考电流IRMS_ref，得出卸荷电路直流斩波器占空比调制量将其与三角波在比较器中比较，形成控制信号对电力电子开关T进行快速调节，计算出k+1时刻卸荷电路直流斩波器占空比Dk+1＝Dk+ΔD1，调节直流斩波器，使光伏发电系统能够在系统电压跌落时，光伏发电系统输出电流有效值IRMS超过参考电流IRMS_ref时，通过对卸荷电路中电力电子开关的快速控制，使其能够实时调整光伏发电系统输出电流的大小。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，罗明武，孙朝霞，刘天慈，李巍威，汤海霞，邓长虹，郑峰，杨威，刘辉，张志刚，
申请(专利权)人：国家电网公司，囯网湖北省电力公司随州供电公司，囯网湖北省电力公司电力科学研究院，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京;11