[实用新型]用于光伏并网逆变器低电压穿越测试的电压跌落发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光伏并网逆变器检测领域的检测装置，具体讲涉及一种用于光伏并网逆变器低电压穿越测试的电压跌落发生器。

背景技术

随着光伏产业迅猛发展，光伏发电在电网中所占比例不断增大。如果在电网发生故障导致电压跌落时，大容量光伏并网发电单元不能维持电网的电压和频率，将对电力系统稳定性产生重大影响。光伏并网逆变器作为大中型光伏电站的核心部件，必须具备低电压穿越能力。因此，作为光伏并网逆变器检测实验室必须具有检测装置用于检测光伏并网逆变器是否具有低电压穿越能力。

低电压穿越检测装置通过电压跌落发生器来实现。目前电压跌落发生器方案有3类：阻抗分压形式、变压器形式和电力电子变换形式。基于阻抗分压形式和变压器形式实现的电压跌落发生器属于无源电压跌落发生器，其中基于阻抗分压式方案用电抗器对电网侧分压，通过调整电抗器参数来控制电压跌落深度，能逼真模拟电网故障现象，在实际工程中容易实施，可靠性高，为目前最为常见的一种方案；变压器形式实现的电压跌落发生器，通过带中心抽头的变压器实现，但是变压器体积和重量很大，不便于携带，同时工艺比较复杂。除此之外，基于电力电子变换形式实现的电压跌落发生器为有源电压跌落发生器，形式比较灵活，功能强大，但是对于大功率光伏并网发电系统，使用电力电子器件成本高，控制复杂，可靠性不高，同时器件本身抵抗电网故障时电压、电流冲击能力有限。

在国际标准的风电接入电网的相关系列中，已经规定了采用无源电抗器接地短路或相间短路来模拟电网故障。《接入中压、高压、超高压电网的发电单元及系统技术导则》TR3中明确指出，参照IEEE61400-21《并网风机电能质量特性的测量与评估》中的电路图进行低电压穿越，如图1所示：

其中阻抗Z₁称为限流电抗器，是用来限制短路时对上级电网的影响；Z₁往往会并联有旁路开关。Z₂的称为短路电抗器，根据需要跌落的幅值来调节Z₂的大小。通过合上开关S来模拟电网电压跌落，开关S应能够准确地闭合和断开的时间，可用机械断路器或电力电子器件来实现。

国标GB/T19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》也规定低电压穿越检测装置宜使用如图1所示的无源电抗器模拟电网电压跌落，检测装置应满足以下要求：

(1)装置应能模拟三相对称电压跌落、相间电压跌落和单相电压跌落；

(2)限流电抗器和短路电抗器均应可调，能产生不同深度的电压跌落；检测应至少选取5个跌落点，其中应包含0%额定电压和20%Un跌落点，其他各点应在(20%～50%)Un、(50%～75%)Un、(75%～90%)Un三个区间内均有分布，并按照GB/T19964中曲线要求选取跌落时间；

(4)三相对称短路容量应为被测光伏逆变器容量的3倍以上；

(5)开关S应使用机械断路器或电力电子开关；

(6)电压跌落时间与恢复时间应小于20ms；

(7)电压跌落幅值容差为±5%，其中0%与20%跌落点电压跌落幅值容差为+5%，如图2GB/T19964规定的低电压穿越检测装置电压跌落幅值容差示意图所示。

上述国标GB/T19964中规定的低电压穿越曲线如图3所示，规定当并网点电压在此LVRT标准曲线轮廓及以上区域内时，光伏并网逆变器必须确保不间断并网运行；反之，则允许光伏并网逆变器停止并网发电。其相对于国家电网标准Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》，关键在于增加规定了零电压穿越，且0%至20%之间电压穿越必须持续125ms；另外，0%与20%空载跌落点电压跌落幅值容差为+5%，其它空载跌落点电压跌落幅值容差为±5%。

现有的光伏并网逆变器的低电压穿越测试能实现20%至90%跌落深度范围内的5个跌落深度的电压跌落，如90%、80%、60%、40%和20%，适用于国家电网标准Q/GDW617-2011《光伏电站接入电网技术规定》。但不具备零电压穿越能力，且无法进一步规范对能模拟实现的电网电压跌落深度的数量和精度。

因此，如何基于阻抗形式实现0%至100%全范围高精度电压跌落的电压跌落发生器的设计与研发成为低电压穿越测试规定顺利实施的关键。