一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，包括：建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型；得到电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式；得到光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数；定义故障切除后，光伏并网点电压表达式；得到光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式，得到电压骤升带来的电容器多输出无功表达式，得到无功电流参考值表达式；定义有功电流参考值取值范围；得到LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式；分析LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式中电压升高比例系数，根据不同电压骤升幅度设计不同无功电流参考值和有功电流参考值。本发明专利技术解决了光伏并网故障切除后电压骤升带来的暂态冲击问题。骤升带来的暂态冲击问题。骤升带来的暂态冲击问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法


[0001]本专利技术涉及一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，该方法用于解决光伏并网故障切除后电压骤升带来的暂态冲击问题，采用无功电流控制策略来稳定并网点母线电压。

技术介绍

[0002]随着电网容量不断增加，光伏等新能源发电大规模接入，其间歇性、不稳定性会影响电力系统稳定性。尤其是随着光伏并网规模的增大，如何保证电站安全稳定运行，不会因为网或者故障切除后无功过剩、并网电压骤升等现象，成为最近光伏并网控制领域研究热点。
[0003]目前分析故障发生到故障切除全过程光伏故障穿越过程鲜有研究，因此需要开展光伏并网故障切除电压支撑能力研究。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，以解决光伏并网故障切除后电压骤升带来的暂态冲击问题，分析有功、无功功率变化情况，提出一种无功电流控制策略来稳定直流母线电压方法。
[0005]本专利技术采取如下技术方案来实现的：
[0006]一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，包括以下步骤：
[0007]1)根据基尔霍夫电压定律，建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型；
[0008]2)对步骤1)LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型进行Park变换，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型；
[0009]3)根据步骤2)LCL光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型，忽略并网逆变器自身损耗，得到电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式；
[0010]4)根据步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型和步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式，得到光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数；
[0011]5)定义故障切除后，光伏并网点电压表达式；
[0012]6)结合步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下无功功率Q表达式，和步骤5)故障切除后，光伏并网点电压表达式，得到光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式；
[0013]7)根据步骤6)光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式，得到电压骤升带来的电容器多输出无功表达式，进一步的得到无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式；
[0014]8)为了在故障切除后稳定直流母线电压，根据步骤7)无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式，定义有功电流参考值取值范围；
[0015]9)当步骤4)输出有功功率保持不变，标幺值恒为1，根据步骤8)有功电流参考值取
值范围得到LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式；
[0016]10)分析步骤9)LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式中电压升高比例系数，根据不同电压骤升幅度设计不同无功电流参考值和有功电流参考值。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：根据基尔霍夫电压定律，建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型：
[0018]其中：L表示线路等效电感；R表示线路等效电阻；U
abc
、i
abc
为逆变器输出交流三相电压、电流；e
abc
为网侧三相电压。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，步骤2)的具体实现方法为：对步骤1)LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型进行Park变换，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型：
[0020]其中：
[0021]其中，T
abc
→
dq0
为Park变换矩阵，ω为电角速度；并网逆变器电压方程在dq坐标系下存在交叉耦合项，采用前馈解耦控制，将交叉耦合项视为扰动，作为后续电流控制系统中的前馈补偿项。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，步骤3)的具体实现方法为：根据步骤2)LCL光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型，忽略并网逆变器自身损耗，得到电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式：
[0023]其中：d轴与电压合成矢量E
s
为同一方向，e
d
＝E
s
，e
q
＝0；e
d
恒定时，i
d
控制并网逆变器有功功率和直流母线电压；i
q
控制并网逆变器无功功率。
[0024]本专利技术进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法为：根据步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型和步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式，得到光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数：
[0025]其中：K
p
和K
I
分别为电流PI控制中的比例调节系数和积分调节系数，i
d*
和i
q*
为电流参考值。
[0026]本专利技术进一步的改进在于，步骤5)的具体实现方法为：定义故障切除后，光伏并网点电压表达式：U＝αE0；
[0027]其中：E0为网侧正常状态下电压幅值；α为电压升高比例系数。
[0028]本专利技术进一步的改进在于，步骤6)的具体实现方法为：结合步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下无功功率Q表达式，和步骤5)故障切除后，光伏并网点电压表达式，得到光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式：
[0029]其中：U
C
、U
C0
为故障切除后和正常状态下并联电容器端电压幅值；X
C
为容抗。
[0030]本专利技术进一步的改进在于，步骤7)的具体实现方法为：根据步骤6)光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式，得到电压骤升带来的电容器多输出无功表达式：ΔQ
C
＝(α2‑
1)Q
C0
，进一步的得到无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式：
[0031]本专利技术进一步的改进在于，步骤8)的具体实现方法为：为了在故障切除后稳定直流母线电压，根据步骤7)无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式，定义有功电流参考值取值范围：
[0032]其中：I
N
为网侧额定电流，1.1I
N
是按照并网逆变器中缘栅双极型晶体管IGBT长时耐受电流整定。
[0033]本专利技术进一步的改进在于，步骤9)的具体实现方法为：当步骤4)输出有功功率保持不变，标幺值恒为1，根据步骤8)有功电流参考值取值范围得到LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式：
[0034]其中：P0为光伏并网逆变器输出额定有功；P
max
为长时最大输出有功，其与长时耐受电流有关；取标幺值I
N
＝1，求解上式分别可得：α1＝1、α2＝1.272；α3＝0.9、α本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据基尔霍夫电压定律，建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型；2)对步骤1)LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型进行Park变换，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型；3)根据步骤2)LCL光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型，忽略并网逆变器自身损耗，得到电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式；4)根据步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型和步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式，得到光伏并网逆变器电流PI控制的传递函数；5)定义故障切除后，光伏并网点电压表达式；6)结合步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下无功功率Q表达式，和步骤5)故障切除后，光伏并网点电压表达式，得到光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式；7)根据步骤6)光伏LCL并网逆变器的并联电容器输出无功表达式，得到电压骤升带来的电容器多输出无功表达式，进一步的得到无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式；8)为了在故障切除后稳定直流母线电压，根据步骤7)无功电流参考值i
q*
即标幺值表达式，定义有功电流参考值取值范围；9)当步骤4)输出有功功率保持不变，标幺值恒为1，根据步骤8)有功电流参考值取值范围得到LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式；10)分析步骤9)LCL光伏并网逆变器输出有功功率系数表达式中电压升高比例系数，根据不同电压骤升幅度设计不同无功电流参考值和有功电流参考值。2.根据权利要求1所述的一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：根据基尔霍夫电压定律，建立LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型：其中：L表示线路等效电感；R表示线路等效电阻；U
abc
、i
abc
为逆变器输出交流三相电压、电流；e
abc
为网侧三相电压。3.根据权利要求2所述的一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，其特征在于，步骤2)的具体实现方法为：对步骤1)LCL光伏并网逆变器三相坐标系下数学模型进行Park变换，得到光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型：其中：其中，T
abc
→
dq0
为Park变换矩阵，ω为电角速度；并网逆变器电压方程在dq坐标系下存在交叉耦合项，采用前馈解耦控制，将交叉耦合项视为扰动，作为后续电流控制系统中的前馈
补偿项。4.根据权利要求3所述的一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，其特征在于，步骤3)的具体实现方法为：根据步骤2)LCL光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型，忽略并网逆变器自身损耗，得到电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式：其中：d轴与电压合成矢量E
s
为同一方向，e
d
＝E
s
，e
q
＝0；e
d
恒定时，i
d
控制并网逆变器有功功率和直流母线电压；i
q
控制并网逆变器无功功率。5.根据权利要求4所述的一种抑制光伏并网故障切除电压骤升的方法，其特征在于，步骤4)的具体实现方法为：根据步骤2)光伏并网逆变器在dq两相坐标系下的数学模型和步骤3)LCL光伏并网逆变器电压定向dq坐标系下有功功率P和无功功率Q表达式，得到光...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨沛豪，孙钢虎，兀鹏越，柴琦，王小辉，寇水潮，高峰，姜宁，郭新宇，孙梦瑶，李志鹏，赵俊博，薛磊，贺婷，郭霞，张立松，李元钊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：