[发明专利]一种提高大型光伏系统低电压穿越性能的方法

说明书

本发明公开了一种大型光伏电站直流外送系统的低电压穿越方法。包括：当交流电网发生不同类型故障时整个系统在基本电压电流双闭环控制策略下存在并网电流畸变及直流母线过电压等问题，无法实现低电压穿越。在此情况下，提出一种光伏发电模块MPPT模式的动态切换控制方法与基于优化型解耦双同步参考坐标系的锁相环DDSRF‑PLL的VSC换流器正负序双电流环控制相结合的新型低电压控制方法。通过前级光伏电站与后级VSC换流器两者之间的协调配合，有效抑制了直流母线的过电压及负序分量对并网电流的影响，成功实现大型光伏电站的低电压穿越运行，大大提高了大型光伏电站接入系统稳定运行的能力。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，特别涉及一种提高大型光伏系统低电压穿越性能的方法。

背景技术

近年来，由于光伏的低压直流输出特性，大功率DC/DC变换器的不断发展，及高压直流电网发展日益成熟，光伏发电技术要求必须具备接入直流电网的能力。并且随着光伏大规模集群化接入，光伏直流并网系统与受端交流电网的交互影响日益显著。为保障电网故障期间保持光伏电站并网运行不间断，提高整个系统的稳定可靠运行，国家电网规定光伏并网必须具备低电压穿越LVRT能力。

现有的LVRT控制策略大部分应用于中低压交流并网系统中，不适用于大型光伏电站直流升压外送系统，且现阶段的光伏直流并网方案中VSC控制策略比较基础，未考虑交流电网故障的影响。交流电网故障时在整个系统的基本电压电流双闭环控制策略下，会出现直流母线过电压及并网电流畸变等问题，从而导致外送系统LVRT穿越失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高大型光伏系统低电压穿越性能的方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高大型光伏系统低电压穿越性能的方法，该方法基于大型光伏电站直流升压外送系统，大型光伏电站通过大功率高变比的有源箝位Boost全桥升压变换器BFBIC串联升压，然后经VSC-HVDC直流并网系统，其中光伏电站的每个发电升压模块主要包括光伏阵列和有源箝位BFBIC，通过N个升压模块的串联升压实现与直流母线电压相匹配；包括以下步骤：

步骤1，当电网交流侧发生故障时，检测电网电压跌落的特征，根据电压跌落的幅值特征确定为对称故障或非对称故障；当检测到的交流电网电压跌落的幅值相同时，为对称故障；当检测的交流电网电压跌落的幅值不相同时，为不对称故障；

步骤2，为对称故障时，检测各光伏发电模块的输出电压是否超过其额定值的1.2倍，若超过其额定值的1.2倍，进入最大功率点跟踪MPPT切换模式工作，将有源箝位BFBIC的动态占空比从D_MPPT切换至合适的值D_ref，使光伏发电模块偏MPPT运行；

步骤3，为不对称故障时，采用基于优化型解耦双同步参考坐标系的锁相环DSOGI-PLL的正负序双电流环控制方法作为低电压穿越控制方法，具体包括以下步骤：

1)首先将VSC换流站交流侧电压U_abc转换成αβ信号，然后通过带有广义二阶积分环节的双正交信号发生器SOGI-QSG对αβ信号进行滤波，得到不含谐波的αβ信号；

2)在DDSRF-PLL的作用下进行dq变换，将电压正负序分离并提取，并跟踪电网电压的相位和频率；

3)令各负序电流的参考值为零，即和令网侧无功功率的参考值

4)由式(1)得到dp轴上正序电流和的参考值如式(2)所示：

式中分别为三相电网电压U_abc在dq轴上的正负序分量，为有功功率参考值；

5)然后通过电压外环PI调节器输出有功功率参考值如式(3)所示：