[发明专利]一种可提供无功支撑的并网光伏发电系统低电压穿越控制方法

摘要

本发明公开了一种可提供无功支撑的并网光伏发电系统低电压穿越控制策略，包含前级DC/DC变换器和后级网侧逆变器的控制。在电网故障时，根据电网电压跌落深度控制后级网侧逆变器向电网提供所需的无功功率；逆变器的直流侧电压控制环中加入反映光伏阵列输出功率和直流电压波动的前馈补偿量，从而在故障过程中减小逆变器直流侧过电压；前级DC/DC变换器的控制器根据电压跌落深度和逆变器额定容量控制光伏阵列输出的有功功率，以减小故障时光伏系统中的不平衡能量，达到降低光伏系统中过电流和过电压的目的。本发明不增加硬件装置，响应速度快，实现简单，既能有效提高光伏系统的低电压穿越能力，还可为电网提供无功功率，支撑电网电压恢复。

主权项

一种可提供无功支撑的并网光伏发电系统低电压穿越控制方法，包括前级DC/DC变换器和后级网侧逆变器的协调控制，其特征在于，包括以下步骤：1)检测并网光伏发电系统公共连接点的电压；2)当检测到电网电压骤降故障发生后，前级DC/DC变换器和后级网侧逆变器协同发生三种控制模式：模式A：后级网侧逆变器的无功控制器切换到故障运行模式，该无功控制器在故障运行模式下的具体控制方法为：先取消后级网侧逆变器控制器的无功功率外环，根据检测到的公共连接点的电压幅值U_g，按照式(1)计算无功电流内环的指令值I_qref；$I_{\mathrm{qref}}=\left\{\begin{array}{cc}0& U_g>0.9U_{\mathrm{gn}}\\ (2-2\frac{U_g}{U_{\mathrm{gn}}})I_{\mathrm{rated}}& 0.9U_{\mathrm{gn}}\≥U_g>0.5U_{\mathrm{gn}}\\ I_{\mathrm{rated}}& U_g\≤0.5U_{\mathrm{gn}}\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，U_g为检测到的公共连接点的电压幅值，U_gn为公共连接点电压的额定值，I_rated为后级网侧逆变器电流的额定值；直到电网清除故障、电压恢复正常后，后级网侧逆变器的控制器切换到正常运行模式；模式B：后级网侧逆变器直流电压控制器切换到故障运行模式，具体控制方法为：在后级网侧逆变器的直流侧电压外环PI控制器的输出信号中加入反映光伏阵列输出功率P_pv和直流侧电压U_dc波动的前馈补偿量P_pv/U_dc；待故障切除后，后级网侧逆变器切换到正常运行模式，即直流侧电压外环PI控制器的输出信号中不再加入前馈补偿量P_pv/U_dc；模式C：前级DC/DC变换器的控制器切换到故障运行模式，且该前级DC/DC变换器的控制器在故障运行模式下的具体控制方法为：首先，前级DC/DC变换器的控制器不再实施正常运行时的最大功率跟踪运行模式，取消了MPPT控制器，根据检测到的公共连接点的电压幅值U_g，按照式(4)计算有功功率指令值P_ref：$P_{\mathrm{ref}}=\frac{3}{2}{U}_g{I}_{\mathrm{rated}}\sqrt{1-{\left(\frac{I_{\mathrm{qref}}}{I_{\mathrm{rated}}}\right)}^2}---\left(4\right)$然后，通过PI调节器控制光伏阵列的输出功率P_pv跟踪该指令值；待故障切除后，前级DC/DC变换器的控制器又恢复到正常情况下的最大功率跟踪运行模式；3)当检测到故障切除后，前级DC/DC变换器和后级网侧逆变器立即切换到正常运行模式。