[发明专利]一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光伏发电系统并入电网技术，特别涉及一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法。

背景技术

随着环境以及能源问题的日益突出，可再生绿色能源的开发与利用是解决当前环境恶化、能源紧缺现状的有效措施。光伏发电作为绿色能源开发利用的重要方式得到了全世界各国的重视，我国的光伏装机比例也越来越大，特别是大规模光伏发电的投入。随着大量光伏发电系统接入电网，由于电网故障而快速将光伏发电系统切出电网的方法目前已不能随着满足要求，突然地将大容量光伏切出系统会对电网系统造成严重冲击，甚至导致系统崩溃。

当电网电压发生对称跌落故障，光伏逆变器出口电流瞬时增大。当电压跌落幅度很大时，将导致光伏逆变器过流，直流侧电压升高，过流保护动作将光伏发电系统切出电网，否则将损坏逆变器元件。而根据国家电网公司对光伏电站低电压穿越能力的要求，当电网电压跌落到额定电压的90%以下时，光伏电站需具有一定的低电压穿越能力。在电压跌落期间，光伏逆变器切换至低电压穿越控制策略，保证光伏发电系统不脱网，即光伏逆变器出口电流不过流（通常不超过额定电流的1.1倍），同时向电网输出一定的无功功率，支持电网电压恢复到正常值范围。

目前国内外光伏电站在正常运行时都是根据外界光照、温度等环境因素用最大功率跟踪法跟踪到最大功率点，由光伏逆变器转化为与电网同频同相交流电并以功率因素为1接入电网。当并网点电压跌落时，通常接入无功补偿装置补充无功需求，但是这种方法忽视了光伏发电系统自身的无功输出能力，造成资源的浪费。

发明内容

本发明是针对当电网电压发生对称跌落故障时，接入无功补偿装置补充无功需求造成的自身无功浪费的问题，提出了一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法，既可以实现光伏发电系统低电压穿越，同时向电网输出无功功率的控制策略，很好解决了光伏发电系统对称跌落故障时并网以及太阳能资源充分利用，减少无功设备投入的问题。

本发明的技术方案为：一种光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法，具体包括如下步骤：

1）电网电压正常时，光伏并网逆变器采用传统电压外环电流内环控制，光伏电池板发出直流电经过Boost/Buck电路升降压电路使光伏并网逆变器直流侧电压稳定，经过光伏并网逆变器为与电网电压同频同相交流电并网，控制器实时检测并网点电压是否跌落，若电压没有跌落至额定电压90%，则有功电流参考值id*取自电压外环，采用电压正常时并网控制；

2）若并网点电压跌落至额定电压90%以下，则断开电压外环，采用低电压穿越控制，即电流内环控制，根据跌落幅度光伏发电系统向电网输出一定的无功功率，支持电网电压恢复，光伏发电系统低电压穿越期间控制无功输出的无功电流参考值满足公式：

，其中I_N为光伏发电系统逆变器出口侧的额定电流，U_N 为光伏发电系统逆变器出口侧的额定电压，ΔU=U-U₀ 为故障前后光伏发电系统并网点跌落电压值，k为无功电流补偿系数，直到并网点跌落深度h与k的关系为：时，光伏发电系统容量全部用来输出无功功率，此时光伏发电系统输出最大无功功率，再跌落，光伏发电系统将一直维持输出最大无功功率状态，其中并网点电压跌落深度h表示故障前后并网点电压跌落值占光伏发电系统逆变器出口侧额定电压的比例，光伏发电系统进行无功功率补充过程中，为保证光伏逆变器保护装置不动作，光伏逆变器输出电流限制在1.1倍额定电流之内，则有功电流参考值为：

，i_q^*为无功电流参考值；

3）若检测到电压恢复，则光伏发电系统有功功率以10%额定功率/秒恢复，同时无功逐渐减小为0，最后切换至电压正常时并网控制。

本发明的有益效果在于：本发明光伏发电系统对称跌落低电压穿越无功控制方法，不仅把光伏并网逆变器出口电流限制在过流保护动作电流之内，同时为电网电压恢复为正常值提供了无功支持，节省无功设备投入，节约了资源。

附图说明

图1为光伏逆变器并网控制示意图；

图2为本发明控制策略流程图；

图3为本发明低电压穿越控制框图；

图4为本发明实验室仿真系统示意图；

图5为本发明实验室仿真两级逆变器电路示意图；