一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，该控制方法在并网点电压出现电压骤升时，控制后级并网逆变器持续输出与并网点未出现电压骤升时的有功功率相等的有功功率，以维持直流母线电压的稳定；同时，根据并网点电压骤升情况调整后级并网逆变器直流网侧无功电流的参考值，以改变后级并网逆变器输出的无功功率以降低并网点电压。本发明专利技术提供的控制方法为有功/无功功率联合策略，在高电压故障穿越期间，仍控制后级并网逆变器保持与未出现并网点电压骤变时输出的有功功率基本相等的有功功率，不以牺牲有功功率为代价提高了光伏并网系统的高电压穿越能力，并且无需增加额外的硬件电路。无需增加额外的硬件电路。无需增加额外的硬件电路。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法


[0001]本专利技术属于新能源并网发电领域，具体涉及一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法。

技术介绍

[0002]为推动能源绿色转型，以风力发电和光伏发电为代表的新能源发电装机比例不断提高。光伏电站的增加使其功率的波动在并网点的影响不断增大，造成电网电压骤升进而导致大规模新能源脱网的事件频发。因此研究高电压穿越控制策略增加并网系统高电压期间的故障穿越能力，降低脱网频率，对于电网的稳定运行来说尤为重要。
[0003]单级式光伏并网系统的光伏阵列通过并网逆变器将直流转换为交流直接并入电网，拓扑结构简单，能量转换效率较高，但是光伏阵列与并网逆变器的控制互相耦合，控制系统较为复杂。与单级式并网系统相比，两级式并网系统在并网逆变器前增加了DC/DC升压环节，使得光伏阵列的MPPT控制与并网逆变器的控制各自独立，控制系统设计更简单。目前，光伏系统大多采用两级式结构并网。
[0004]相比于较成熟的低电压穿越控制策略的研究，有关光伏并网系统高电压穿越的控制策略的研究较少。现有的高电压穿越控制策略主要有两种。一类是在并网点增加辅助硬件设备如静止同步补偿器、超导储能器等，可缓解并网点处电压的故障程度以完成高电压穿越，但是经济成本和协调控制的难度将会增加。另一类是通过改进控制策略，可分为调整有功、无功电流参考值以及直流母线电压参考值。正是在这一背景下，提出了本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，该控制方法在高电压故障穿越期间，不以牺牲有功功率为代价提高光伏并网发电系统的高电压穿越能力，并且无需增加额外的硬件电路。
[0006]本专利技术提供的适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法在并网点电压出现电压骤升时，控制后级并网逆变器持续输出与并网点未出现电压骤升时的有功功率相等的有功功率，以维持直流母线电压的稳定；同时，根据并网点电压骤升情况调整后级并网逆变器直流网侧无功电流的参考值，以改变后级并网逆变器输出的无功功率以降低并网点电压。
[0007]在一些实施方式中，当并网点电压出现骤升时，无功电流的参考值i
qref
满足以下关系：
[0008]1)当0.9p.u.<U
g
≤1.1p.u.时，i
qref
＝0；
[0009]2)当1.1p.u.<U
g
≤1.2p.u.时，
[0010]3)当1.2p.u.<U
g
≤1.3p.u.时，
[0011]其中，U
g
为并网点电压标幺值，I
N
为电网额定电流，i
dref
为后级并网逆变器的有功电流的参考值,k为并网点电压骤升幅度。
[0012]在一些实施方式中，当并网点电压出现骤升，且1.1p.u.<U
g
≤1.2p.u.时，且满足
[0013]在一些实施方式中，该控制方法在并网处电压处于正常状态时，前级boost电路采用最大功率点跟踪控制，后级并网逆变器采用直流电压控制和单位功率因数控制。
[0014]在一些实施方式中，该控制方法适用的两级光伏并网系统包括前级boost电路、后级并网逆变器和控制电路，所述控制电路包括用于控制前级boost电路输出的第一控制电路和用于控制后级并网逆变器输出的第二控制电路；
[0015]所述第一控制电路基于最大功率点跟踪方法生成控制前级boost电路的控制信号D；所述第二控制电路采用直流电压方式和单位功率因数方式控制后级并网逆变器。
[0016]在一些实施方式中，所述第一控制电路包括：
[0017]第一模块，基于最大功率点跟踪方法生成作为控制信号的u
ref
；
[0018]第二模块，用于u
ref
与光伏阵列输出的电压u
PV
运算后经PI调节器处理后生成控制前级boost电路的控制信号D。
[0019]在一些实施方式中，所述第二控制电路包括：
[0020]第一模块，用于根据直流电压控制外环输出的电压u
dcref
和直流母线电压u
dc
得到直流电压控制外环输出的电流参考值i
dref0
；
[0021]第二模块，根据并网点电压骤升情况输出对应的无功电流的参考值i
qref
，并输出与所述电流参考值i
dref0
相等的有功电流的参考值i
dref
；
[0022]第三模块，根据有功电流的参考值i
dref
、后级并网逆变器实际输出电流i
abc
的d轴分量i
d
、后级并网逆变器实际输出电流i
abc
的q轴分量i
q
及并网点实际电压U
gi
的d轴分量u
gd
输出控制量u
d
；同时根据无功电流的参考值i
qref
、后级并网逆变器实际输出电流i
abc
的q轴分量i
q
、后级并网逆变器输出电流i
abc
的d轴分量i
d
及并网点实际电压U
gi
的q轴分量u
gq
输出控制量u
q
；
[0023]第四模块，用于将第三模块产生的控制量u
d
和控制量u
q
进行dq/abc转换，输出u
abc
用于控制后级并网逆变器实际输出。
[0024]采用本专利技术的技术方案，可以达到的有益效果至少包括：
[0025]1)本专利技术提供的控制方法为有功/无功功率联合策略，在高电压故障穿越期间，仍控制后级并网逆变器保持与未出现并网点电压骤变时输出的有功功率基本相等的有功功率，不以牺牲有功功率为代价提高了光伏并网系统的高电压穿越能力，并且无需增加额外的硬件电路。
[0026]2)本专利技术提供的控制方法实现了在并网点电压骤变情况下维持了直流母线电压的稳定，保证了两级光伏并网系统在高电压期间能够吸收无功功率以降低并网点电压，有效地避免了并网点电压骤变造成的影响。
[0027]3)在系统容量范围内可根据电压骤升幅度通过调整电流指令来动态调整暂态功率，降低并网点电压。
附图说明
[0028]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0029]图1为本专利技术所应用的两级光伏并网系统的拓扑结构图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，其特征在于，该控制方法在并网点电压出现电压骤升时，控制后级并网逆变器持续输出与并网点未出现电压骤升时的有功功率相等的有功功率，以维持直流母线电压的稳定；同时，根据并网点电压骤升情况调整后级并网逆变器直流网侧无功电流的参考值，以改变后级并网逆变器输出的无功功率以降低并网点电压。2.根据权利要求1所述的适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，其特征在于，当并网点电压出现骤升时，无功电流的参考值i
qref
满足以下关系：1)当0.9p.u.<u
g
≤1.1p.u.时，i
qref
＝0；2)当1.1p.u.<U
g
≤1.2p.u.时，3)当1.2p.u.<U
g
≤1.3p.u.时，其中，U
g
为并网点电压标幺值，I
N
为电网额定电流，i
dref
为后级并网逆变器的有功电流的参考值,k为并网点电压骤升幅度。3.根据权利要求2所述的适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，其特征在于，当并网点电压出现骤升，且1.1p.u.<U
g
≤1.2p.u.时，≤1.2p.u.时，且满足4.根据权利要求1所述的适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，其特征在于，该控制方法在并网处电压处于正常状态时，前级boost电路采用最大功率点跟踪控制，后级并网逆变器采用直流电压控制和单位功率因数控制。5.根据权利要求1所述的适用于两级光伏并网系统的高电压穿越控制方法，其特征在于，该控制方法适用的两级光伏并网系统包括前级boost电路、后级并网逆变器和控制电路，所述控制电路包括用于控制前级boost电路输出的第一控制电路和用于控制后级并网逆变器输出的第二控制电路；所述第一控制电路基于最大功率点跟踪方法生成控制前级boost电路的控制信号D；所述第二控制电路采用直流电压方式和单位功率因数方式控制后级并网逆变器。6.根据权利要求5所述的适用于两级光伏并网系统的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘德刚，苟家波，刘飞，李胜，戴炜，刘沁怡，田震，查晓明，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：