[发明专利]一种光伏逆变器的低电压穿越方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏逆变器的低电压穿越，本发明涉及一种提高光伏逆变器并网稳定性，本发明涉及一种提高光伏逆变器并网可靠性，本发明涉及一种防止电网系统电压短暂偏低而解列。

背景技术

能源是人类社会存在与发展的重要物质基础，随着社会的高速发展，能源和资源的需求越来越大，众所周知，不可再生能源在不久的将来会被用尽，一些新的能源会应运而生。光伏发电是一种公认的技术含量高、很有发展前途的新能源技术，这是由于太阳能取之不尽、用之不竭，不产生任何废弃物，没有噪音等污染，对环境不会产生不良影响，是理想的清洁能源。

光伏发电如何健康、安全地并入现有的电网，是一项世界性的难题。据介绍，电网发生故障导致电压跌落时，如果光伏电站也立即切除，将引起整个系统的剧烈变化，导致大面积停电。如在微电网中，当微电网中大型电机或者负载启动时，电网电压会暂降，此时我们不希望光伏或者其他新能源系统从电网中脱离，所谓低电压穿越是指在电力系统发生此类问题时，光伏电站能够保持并网，支撑电网故障恢复，从而“穿越”这个低电压时间，避免引起电网故障的扩大化，提高供电可靠性。

对于逆变器低电压穿越，明显表现为电压跌落(sags，又可称dips)，它是指在某一时刻电压的幅值突然偏离正常工作范围，经很短的一段时间后又恢复到正常水平的现象。目前，多数文献都用跌落的幅值和持续时间来描述电压跌落的特征量，但对幅值大小和持续时间的界定范围还未形成统一的标准。例如，在IEEE电能质量标准中对电压跌落特征量的界定范围是幅值标么值在0.1～0.9之间，持续时间为半个周期至1分钟；而IEC标准则用跌落前后电压的差值与正常电压的百分比来描述电压跌落的深度，持续时间限定为半个周期至几十秒。此外，有的文献把电压相位偏移角和发生频率也作为描述电压跌落的特征量。

恶劣的天气条件是引起电压跌落的主要原因，统计表明60％以上的电压跌落和恶劣的天气(如雷击、暴风雨)有关。系统故障，尤其是系统单相对地故障是造成电压跌落的另一个重要原因。当电力系统输电线路发生故障时，该线路上甚至几百米开外的电力用户依然会受到影响，其正常工作状态受到干扰。此外，一些大负荷(如大电机、炼钢电弧炉等)突然启动时伴随的电流严重畸变现象也会导致该负荷所连接的母线电压发生跌落。

可见，由于一些非人力所能及的因素的存在，电压跌落现象是不可能从根本上加以消除的。因此，要想较好的解决电压跌落问题，则必须从系统和负荷两方面考虑，一方面要防患于未然，抑制不利因素对系统的影响，尽可能的降低系统电压跌落发生的可能性，提高电网的供电质量；另一方面是当供电电压跌落现象发生后积极采取补救措施，把电压跌落的持续时间限制在几个周期之内，避免或减少其对敏感电力用户的干扰。

在新能源非孤岛情况并网系统中，怎样防止电压跌落导致逆变器与电网断开，而是让新能源并网系统能够保持并网，支撑电网故障恢复，从而“穿越”这个低电压时间，避免引起电网故障的扩大化，提高供电可靠性。

对于逆变器低电压穿越(LVRT：Low Voltage Ride Through)，现在提得较多的是风能并网逆变器，当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。

《国家电网公司风电场接入电网技术规定(修订版)》中对风电场低电压穿越的要求如下：

a)风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20％额定电压时能够保持并网运行625ms的低电压穿越能力；

b)风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90％时，风电场内的风电机组保持并网运行。

相对于光伏发电系统而言，光伏发电系统本身无旋转设备，不具备传统电源的机电暂态特性。分布式电源在系统侧故障时不脱网，是分布式电源并网的基本要求。光伏电站由于其分布式电源的共性，并不具备水电厂、火电厂的电磁暂态和机电暂态特性，不具备调频、调压能力，逆变器输出电压在系统发生故障后迅速降低，不能提供瞬间无功电压支撑，因此，光伏电站必须装设动态无功补偿设备。对于大型风电、光伏电站基地，必须有相应容量的水电厂和火电厂配合才能保证电力系统的安全运行。因此，研究光伏发电系统公网侧发生瞬时故障时低电压穿越能力具有非常重要的现实意义。

《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定(试行)》中对光伏并网系统低电压的要求如下：