[发明专利]一种提高光伏发电低电压穿越能力的方法

说明书

本发明一种提高光伏低电压穿越能力的方法，包括步骤：1)建立光伏L型逆变器数学模型；2)对步骤1)中数学模型进行Park变换，得到二维电压方程；3)化简步骤2)电压方程；4)将步骤3)中的d、q轴交叉耦合项作为电流控制前馈补偿；5)将步骤4)前馈补偿项进行离散，得到k+1时刻d、q轴预测方程；6)将k时刻输出控制量表示为预测方程；7)将步骤6)k时刻输出控制量带入步骤5)预测方程中，得到新d、q轴预测方程；8)根据k时刻控制增量为0，步骤7)的预测方程，得到k+2时刻预测模型；9)根据光伏低穿工况，设置目标函数；10)设置正常/电压跌落两种模式电流控制方式。本发明采用模型预测在光伏逆变器控制中，提高低穿能力。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种提高光伏发电低电压穿越能力的方法。

背景技术

随着电网容量不断增加，光伏等新能源发电大规模接入，势必会对电力系统稳定性造成影响。光伏通过逆变装置实现并网，当网侧发生电压跌落事故，会造成逆变装置用到的电力电子元器件损坏。因此需要开展提高光伏发电低电压穿越能力的研究。

为了使光伏电站具备低电压穿越能力，目前主流方法是改进逆变器控制算法。光伏逆变器控制采用PI控制，传统PI控制无法实现无静差调节，不具备电压快速跟踪能力。

模型预测控制作为一种新兴控制策略，因为快速动态响应能力强，可同时控制多个目标，输出特性好，在光伏并网逆变器控制领域得到广泛关注，但该控制策略存在计算量大的问题，这就需要更高性能的处理器，这无疑增加了成本，不利于该控制算法的推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高光伏发电低电压穿越能力的方法，具体应用多步模型预测控制策略提高光伏低电压穿越能力，该方法是对光伏L型逆变器中电流环控制建立数学模型，并对其进行简化和离散。针对传统模型预测存在的周期延时问题，提出一种在当前采样时刻对未来两个采样周期预测方法，即在k时刻采样预测步长变为原些步长的2倍，使其保持长期的最优状态，提高光伏发电场站低电压穿越能力。

本发明采取如下技术方案来实现的：

一种提高光伏发电低电压穿越能力的方法，包括以下步骤：

1)建立光伏L型逆变器在abc三相坐标系下的数学模型；

2)对步骤1)中光伏L型逆变器在abc三相坐标系下的数学模型进行Park变换；

3)对步骤2)中经过Park变换得到的二维电压方程化简成单输入、单输出的数学模型；

4)将步骤3)中得到的单输入、单输出的数学模型中的d轴和q轴之间交叉耦合项视为扰动，得到后续电流控制系统中的前馈补偿项；

5)将步骤4)前馈补偿项进行离散化处理，得到k+1时刻d轴、q轴的预测方程；

6)将k时刻输出控制量表示为预测方程形式；

7)将步骤6)的k时刻输出控制量带入步骤5)的d轴、q轴的预测方程中，得到新的d轴、q轴的预测方程；

8)根据k-1时刻的控制量决定了k时刻的预测值，k时刻控制增量为0，并根据步骤7)的新d轴、q轴的预测方程，得到k+2时刻预测模型；

9)根据光伏发电低电压穿越实际工况，设置目标函数；

10)在光伏并网逆变器控制系统中设置正常/网侧发生低电压跌落，两种电流控制方式，一种是在光伏逆变并网正常运行时，多步模型预测控制中的电流参考值由外环电压给定；一种是网侧发生低电压跌落，多步模型预测控制中的电流参考值由人工设定。

本发明进一步的改进在于，步骤1)的中光伏L型逆变器在abc三相坐标系下的数学模型为：