[发明专利]一种微电网低电压穿越控制系统

说明书

本发明提出了一种微电网低电压穿越故障电流管理控制系统，其微网与公共电网之间的公共连接点采用背靠背变换器结构，所述背靠背变换器包括公共电网侧变换器和微网侧变换器。所述故障电流管理控制系统，低电压穿越过程中，微电网对故障点注入的故障电流可有效地中和公共电网对故障点注入的故障电流。所述微电网低电压穿越控制系统建立了一种基于背靠背变换器接口的微网低电压穿越拓扑结构，采用微网低电压穿越集中控制策略，使微网低电压穿越具有更高的可靠性和灵活性，消除微电网对故障点的故障电流的影响。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种微电网低电压穿越控制系统。

背景技术

为应对日益严峻的化石能源短缺和环境污染等问题，大规模开发利用可再生新能源成为有效解决方案。分布式发电单元，如光伏(PV)阵列、风力发电(WT)、燃料电池(FC)、微型燃气轮机(MT)和储能系统(ESS)被广泛地以微网的形式接入公共电网。得益于电力电子技术的发展，微网为公共电网提供了高可靠和高质量的电能。

一般来说，微网的运行在电网调度计划上具有并网模式和孤岛模式，以对应不同的运行环境和用户需求。当电网发生故障时，微网接入点的电压会降低，导致微网进入非计划孤岛模式，即未经电网调度而进入孤岛运行的一种状态。此时，电网的调度中心并不知道微网已经进入孤岛运行，但却依然参照并网模式的调度计划，这就会导致公共电网和微网的安全隐患。因此，需要让微网具备低电压穿越(LVRT)的能力，即在电网故障应发电压跌落情况下，使微网依然能够并网运行的能力。实现微电网低电压穿越的原因主要有：

1)随着微网渗透率的逐渐增大，微网的非计划孤岛运行对公共电网造成的容量缺失不容忽视，引发电网调度计划的失效；

2)微网的非计划孤岛运行，会造成公共电压电压和频率的进一步恶化；

3)微网的非计划孤岛运行，若微网产生的电能超过自身需要，会造成电能的浪费，并且，微网储能系统会被完全充电；

4)微网的非计划孤岛运行，若微网产生的电能无法满足自身需要，会引起微网供电不足，导致关键负荷掉电；

5)微网重新并网的过程，可能导致同步问题以及过大的浪涌电流问题。

因此，越来越要求微网具备低电压穿越的能力。

然而，目前低电压穿越主要集中在大型光伏电站和风电场，对微网的低电压穿越相对较少。比如，光伏电站的低电压穿越主要通过电网交互变换器的输出电流控制实现的，如单相光伏逆变器的无功电流注入策略，三相光伏逆变器的负序电流注入策略。风电场的低电压穿越通常是通过三相输出电流控制来实现的，抑制电网侧变流器的100HZ功率振荡，如柔性电压支持策略，退磁和虚拟电阻综合控制策略。而目前对微网的低电压穿越的研究仅限于下垂控制的方法。相比之下，微网的低电压穿越急需进一步发展和研究。

通常，微网和公共电网之间的PCC连接接口可以使用机电断路器和固态开关(STS)来实现。其需要对微网内的各个分布式发电单元分散控制，例如基于分布式发电单元负序下垂控制的微电网低电压穿越。由于各个分布式发电单元需要一一控制，导致控制策略变得复杂，例如，需要考虑各个分布式发电单元之间的协调优化和环流抑制。同时，该方案并未考虑故障电流管理控制，低电压穿越过程中，会引发故障点故障电流的急剧增加，造成安全隐患；且其为电压型控制，控制环路多，降低了低电压穿越的动态性能和稳态性能。

综上所述，急需研究一种基于故障电流管理策略的微电网低电压穿越控制的系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种微电网低电压穿越控制系统，其把微网作为一个整体的低电压穿越集中控制，使微网低电压穿越具有更高的可靠性和灵活性。

本发明提供一种故障电流管理控制策略，其微电网对故障点注入的故障电流可有效地抵消公共电网对故障点注入的故障电流，消除了微电网对故障点故障电流的影响。