一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法技术

本发明专利技术提出了一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法，包含以下步骤：在锁相环中增加滤波器来获取电网基波正序分量；高穿发生瞬间对逆变电压电流环进行清积分封波处理；高穿发生后将母线电压指令值进行切换；根据电网升高高度发无功支撑电网恢复；对于Boost控制，在高穿时PV电流环的指令值由PV电压环的输出切换为高穿前的PV电流值；本发明专利技术专利可以有效减小高电压穿越过程的冲击电流，保证直流母线电压在高电压穿越过程的稳定和可靠，在高穿过程中发出无功电流支撑电网恢复，并保持高穿前后有功基本不变。

A high voltage ride through control method for two-stage photovoltaic inverter

【技术实现步骤摘要】
一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法
本专利技术涉及两级式光伏逆变器
，具体涉及一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法。
技术介绍
光伏逆变器是光伏发电系统的重要组成部分，两级式光伏逆变器一般由Boost升压电路和逆变电路组成，Boost电路将光伏阵列输出的低压升高成稳定的高压直流电，再经逆变电路转换为交流电，将能量送入电网。高电压穿越(HighVoltageRideThrough，HVRT)是指当电力系统事故或扰动引起光伏逆变器交流出口侧电压升高时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，光伏逆变器能保证不脱网连续运行，并发出动态无功，支持电网恢复。两级式光伏逆变器具备可靠高电压穿越能力需要解决的关键问题主要包括电网有功、无功电流的控制以及直流母线电压的控制。现有技术多对电网电压升高不做特殊处理，存在逆变器冲击电流大、直流母线电压波动大、无功电流支持等问题。因此，本领域技术人员需要一种两级式光伏逆变器高电压穿越的控制方法，能够在高电压穿越过程中稳定直流母线电压，并且向电网注入所需无功功率。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法，通过对电网电压基波分量提取、正负序分离，快速更新母线基准值，高电压穿越发生瞬间封波处理，控制母线电压环、PV电流环、逆变母线电压环、逆变电流环，避免冲击电流、母线波动，提供快速无功支撑。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法，两级式光伏逆变器由光伏阵列、前级Boost升压电路、后级逆变电路和电网组成；所述前级Boost升压电路中的Boost1～BoostN分别与光伏阵列中的光伏阵列1～光伏阵列N串联连接，各Boost升压电路的输出端汇流输出至直流母线，直流母线的输出端与后级逆变电路的输入端相连接，后级逆变电路的输出端直接连接电网；该两级式光伏逆变器将光伏阵列输出的低压通过前级BOOST升压电路升高成稳定的高压直流电后汇流到直流母线上，后级逆变电路将直流母线的高压直流电逆变为交流电后送入电网；所述两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法包括逆变电路高电压穿越控制方法和Boost升压电路高电压穿越控制方法；所述逆变电路高电压穿越控制方法，包括如下步骤：步骤1：采样后级逆变电路三相电网侧电压ua、ub、uc，对三相电网电压进行滤波，得到只含有基波分量的三相电网侧电压ua_Filter、ub_Filter、uc_Filter；步骤2：将步骤1得到的ua_Filter、ub_Filter、uc_Filter进行abc->dq坐标变换得到d轴电压ud和q轴电压uq，对d轴电压ud和q轴电压uq进行滤波得到d轴电压的正序分量ud_Pos和q轴电压的正序分量uq_Pos；步骤3：根据步骤2得到的d轴电压正序分量ud_Pos判断是否要进入高电压穿越模式，若ud_Pos>1.1UN，UN为额定电网电压，进入高电压穿越模式控制，执行步骤4至步骤9，否则不进入高电压穿越模式；步骤4：进入高电压穿越模式，首先将逆变电路中逆变电压环和逆变电流环的积分量清除，封波持续5ms；步骤5：直流母线电压参考值uBusRef调整，uBusRef最小值调整为ud_Max+Δu，ud_Max为电网电压d轴分量20ms内的最大值，Δu为逆变电路中电感和开关管的等效压降；步骤6：直流母线电压环的比例调节系数Kp_Ubus调整为高电压穿越前的10倍；步骤7：直流母线电压参考值uBusRef与直流母线电压采样值uBus之差经PI调节后得出逆变电流环d轴指令值idRef；步骤8：由公式iqRef＝K×(1.1-ud_Pos/UN)×IN计算逆变电路中逆变电流环q轴指令值iqRef，其中IN为逆变器额定输出电流，K为比例系数，取值范围为0～1.5；步骤9：将步骤7和步骤8得到的idRef和iqRef作为逆变电流环给定，idRef、iqRef分别与d轴反馈值id、q轴电流反馈值iq做差后经PI调节后计算出逆变电路输出的PWM调制信号；所述Boost升压电路高电压穿越控制方法，包括如下步骤：步骤1：进入高电压穿越模式，停止最大功率跟踪MPPT扰动；步骤2：Boost升压电路封波，光伏阵列PV电流环清积分，持续5ms；步骤3：为保持输出功率不变，光伏阵列PV电流环指令值iPvRef由光伏阵列PV电压环输出改为高电压穿越前的光伏阵列PV电流滤波值；步骤4：为快速恢复输出功率，将光伏阵列PV电流环的比例调节系数Kp_Ipv和PV电流环的积分调节系数Ki_Ipv调整为不进入高电压穿越模式下的10倍；步骤5：光伏阵列PV电流指令值iPvRef与光伏阵列PV电流反馈值iPv之差经PI调节后算出Boost升压电路PWM占空比。所述逆变电路高电压穿越控制方法的步骤1中使用带通频率为50Hz的滤波器对三相电网电压进行滤波。所述逆变电路高电压穿越控制方法的步骤2中对d轴电压ud和q轴电压uq使用带阻频率为100Hz的带阻滤波器进行滤波得到d轴电压的正序分量ud_Pos和q轴电压的正序分量uq_Pos。和现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)高电压穿越发生时，采用了封波处理，有效的减小了冲击；2)高电压穿越发生时，通过对母线电压指令值进行调整，同时对直流母线电压环比例调节系数进行调整，保证了三相对称及不对称高电压穿越过程中母线电压的稳定性；3)提供无功电流支持电网恢复。4)高电压穿越发生后，boost升压电路高电压穿越控制方法中对PV电流环指令值和PV电流环PI调节系数进行了相应的调整从而保证了高电压穿越发生前后有功功率基本不变。附图说明图1两级式光伏逆变器的系统框图。图2两级式光伏逆变器逆变电路高电压穿越的控制流程。图3两级式光伏逆变器Boost电路高电压穿越控制流程。图4三相电网电压升高为1.3倍高电压穿越时的电网电压、电网电流、有功和无功功率、母线电压波形。图注：Ug：电网电压，Ig：电网电流，PQ：有功功率与无功功率，DcBus：直流母线电压。图5两相电网电压升高为1.3倍高电压穿越时的电网电压、电网电流、有功和无功功率、母线电压波形。图注：Ug：电网电压，Ig：电网电流，PQ：有功功率与无功功率，DcBus：直流母线电压。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1为两级式光伏逆变器的系统框图，如图所示，Boost1～BoostN分别与光伏阵列1～光伏阵列N串联连接，各Boost升压电路的输出端汇流输出至直流母线，直流母线的输出端与后级逆变电路的输入端相连接，后级逆变电路的输出端直接连接电网。该两级式电路将光伏阵列输出的低压通过Boost升压电路升高成稳定的高压直流电后汇流到直流母线上，后级逆变电路将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法，两级式光伏逆变器由光伏阵列、前级Boost升压电路、后级逆变电路和电网组成；所述前级Boost升压电路中的Boost1～BoostN分别与光伏阵列中的光伏阵列1～光伏阵列N串联连接，各Boost升压电路的输出端汇流输出至直流母线，直流母线的输出端与后级逆变电路的输入端相连接，后级逆变电路的输出端直接连接电网；该两级式光伏逆变器将光伏阵列输出的低压通过前级BOOST升压电路升高成稳定的高压直流电后汇流到直流母线上，后级逆变电路将直流母线的高压直流电逆变为交流电后送入电网；/n其特征在于：所述两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法包括逆变电路高电压穿越控制方法和Boost升压电路高电压穿越控制方法；/n所述逆变电路高电压穿越控制方法，包括如下步骤：/n步骤1：采样后级逆变电路三相电网侧电压u

【技术特征摘要】
1.一种两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法，两级式光伏逆变器由光伏阵列、前级Boost升压电路、后级逆变电路和电网组成；所述前级Boost升压电路中的Boost1～BoostN分别与光伏阵列中的光伏阵列1～光伏阵列N串联连接，各Boost升压电路的输出端汇流输出至直流母线，直流母线的输出端与后级逆变电路的输入端相连接，后级逆变电路的输出端直接连接电网；该两级式光伏逆变器将光伏阵列输出的低压通过前级BOOST升压电路升高成稳定的高压直流电后汇流到直流母线上，后级逆变电路将直流母线的高压直流电逆变为交流电后送入电网；
其特征在于：所述两级式光伏逆变器的高电压穿越控制方法包括逆变电路高电压穿越控制方法和Boost升压电路高电压穿越控制方法；
所述逆变电路高电压穿越控制方法，包括如下步骤：
步骤1：采样后级逆变电路三相电网侧电压ua、ub、uc，对三相电网电压进行滤波，得到只含有基波分量的三相电网侧电压ua_Filter、ub_Filter、uc_Filter；
步骤2：将步骤1得到的ua_Filter、ub_Filter、uc_Filter进行abc->dq坐标变换得到d轴电压ud和q轴电压uq，对d轴电压ud和q轴电压uq进行滤波得到d轴电压的正序分量ud_Pos和q轴电压的正序分量uq_Pos；
步骤3：根据步骤2得到的d轴电压正序分量ud_Pos判断是否要进入高电压穿越模式，若ud_Pos>1.1UN，UN为额定电网电压，进入高电压穿越模式控制，执行步骤4至步骤9，否则不进入高电压穿越模式；
步骤4：进入高电压穿越模式，首先将逆变电路中逆变电压环和逆变电流环的积分量清除，封波持续5ms；
步骤5：直流母线电压参考值uBusRef调整，uBusRef最小值调整为ud_Max+Δu，ud_Max为电网电压d轴分量20ms内的最大值，Δu为逆变电路中电感和开关管的等效压降；
步骤6：直流母线电压环...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蕴温，鲁锦锋，李其玉，翟向杰，张美美，梁欢迎，
申请(专利权)人：特变电工西安电气科技有限公司，特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61