[发明专利]一种基于虚拟同步机理的逆变器无功控制方法

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步机理的逆变器无功控制方法。目前的逆变器无功控制方法控制不精准，当电网电压轻微波动时，无法做到电压的无差控制；当电网电压跌落较深时，无法发挥其全部无功能力。本发明的无功控制分为三个阶段：当监测到并网点电压正常时，无功控制模块以控制逆变器的输出无功为目标；当监测到并网点电压跌落时，无功控制模块叠加并网点电压进行控制，以减缓电压跌落程度；当监测到并网点电压进一步跌落时，LVRT控制模块控制逆变器切换至低电压穿越控制模式，进行低电压穿越。本发明能够自动、灵活控制逆变器输出无功，提高逆变器无功利用率，稳定并网点电压，降低电网电压跌落程度，同时不影响其低电压穿越能力。

技术领域

本发明涉及电网光伏并网逆变器控制领域，特别是一种基于虚拟同步机理的逆变器无功控制方法。

背景技术

近年来，大批光伏并网逆变器接入电网，为电网的运行和控制带来了严峻的挑战。传统电网中的同步发电机具有优良的惯性和阻尼特性，且能自主运行并参与电网电压和频率的调节。在此背景下，国内外研究学者提出了虚拟同步技术，从外特性上模拟或部分模拟出传统同步发电机的频率及电压控制特性，并为系统提供阻尼特性，从而改善分布式系统的稳定性。

此外，传统的光伏逆变器通常以单位功率因数运行，尽可能多地输出有功功率而基本不输出无功功率，在非满功率运行时造成一定程度视在功率的浪费。当电网电压波动时，传统逆变器的恒功率控制模式无法抑制电网电压变化，且恒压恒频模式的平滑切换算法复杂，效果不佳；当电网电压跌落时，传统逆变器被动进入低电压穿越模式，浪费了本身所具有的无功输出潜能。

因此，在虚拟同步逆变器的基础上，挖掘其无功功率备用潜能，研究集中式光伏机组的无功控制策略，实现对电网的无功电压支撑，具有十分重要的现实意义。

目前，基于虚拟同步机理的逆变器无功控制策略较少，且大多思路是将低电压穿越控制与虚拟同步控制相结合，即在故障发生时将虚拟同步控制切换至传统的低电压穿越控制，待故障恢复后立即切换至虚拟同步控制控制。但该类方法控制不精准，当电网电压轻微波动时，无法做到电压的无差控制；当电网电压跌落较深时，无法发挥其全部无功能力。公开号为CN105743130A的中国专利公开了一种提高虚拟同步发电机无功功率动态响应性能的方法，这种方法并未考虑低电压穿越时的无功补偿策略。公开号为CN105978042A的中国专利公开了一种用于虚拟同步机的故障保护和穿越控制系统及方法，这种方法直接判断电网电压跌落深度进行被动式穿越，并未利用虚拟同步机自身的无功补偿能力，在电压轻微跌落时进行最大化支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于虚拟同步机理的逆变器无功控制方法，实时监测并网点电压，并通过虚拟同步机的无功控制原理，增强对电网的无功电压支撑；当电网电压跌落较小时，切换控制对象使并网点电压恢复，维持系统稳定；而当电网电压跌落较深时，支撑电压恢复到一定程度，并进入低穿模式。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于虚拟同步机理的逆变器无功控制方法，该方法采用的模块包括LVRT控制模块和无功控制模块，无功控制方式分为三种，即无功控制模式、电压控制模式和低电压穿越控制模式，三者相互独立且切换控制：

当LVRT控制模块监测到并网点电压正常时，无功控制模块控制逆变器输出无功为设定值；当LVRT控制模块监测到并网点电压跌落时，无功控制模块控制并网点电压为设定值，阻止或减缓电压跌落；当LVRT控制模块监测到并网点电压继续跌落时，将逆变器切换至低电压穿越控制模式。

无功控制模块根据当前无功调节程度自动调整控制参数。