[发明专利]一种基于MMC光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法及系统

摘要

本发明提供一种基于MMC的光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法及系统，在传统的电流内环电压外环的双闭环矢量控制基础之上，当检测到并网点电压跌落时，通过判断电压跌落程度来重新分配无功电流指令值实现无功电流注入；并通过优化桥臂电流来调整MMC子模块电容电压波动范围；再引入新的有功电流指令值来限制有功电流；限制有功电流从而实现低电压穿越，保证光伏安全并网运行。该方法及系统通过优化桥臂环流抑制电容电压波动，增大输出无功功率，通过控制子模块参考电压，优化子模块电容电压波动范围，以此，解决无功注入时MMC子模块电容电压波动越限的问题，顺利实现低电压穿越。

主权项

1.一种基于MMC光伏并网逆变器的低电压穿越控制方法，其特征在于：在电流内环电压外环的双闭环矢量控制基础之上，当检测到并网点电压跌落时，通过判断电压跌落程度来重新分配无功电流指令值以实现无功电流注入，并通过优化桥臂电流来调整MMC子模块电容电压波动范围，并再引入新的有功电流指令值来限制有功电流；通过添加无功外环、计算模块1和控制逻辑1三个部分实现重新分配无功电流值指令值其中，无功外环用于光伏逆变系统正常运行时的输出设置；控制逻辑1用于判断电网是否发生跌落，通过电压跌落程度判断系统是处于正常运行状态还是处于故障情况下的低电压运行状态，并切换相应的运行方式；计算模块1用于根据电网电压跌落程度，计算重新并分配新的无功电流指令值相应的运行方式是，若光伏并网逆变系统正常运行时，取无功外环无功指令值作为输出，以单位功率因数运行；若光伏并网点电压跌落时，闭锁无功外环，计算模块1计算无功电流值指令值通过注入无功电流使逆变器发出无功功率，实现动态无功支撑；在保持传输功率不变、子模块电容值以及直流电压恒定的情况下，MMC子模块电容电压波动主要受系统功率因数影响，系统功率因数与逆变器发出无功功率成反比，在光伏逆变低电压穿越期间，注入无功功率，会导致系统的功率因数降低，MMC子模块电容电压波动量很大，超过规定波动的最大值，导致损坏器件；通过优化桥臂环流来减小或消除二倍频电容电压以增大MMC逆变器发出无功功率能力，并保证MMC子模块电容电压波动量在允许范围之内，具体的：电网中，有A,B,C三相，以A相作为代表，同理可得B、C相；原MMC桥臂电流Ica大小为：式中，Idc为直流侧电流，I2f为二次环流幅值，将桥臂电流I_ca通过公式优化后得到新的桥臂环流优化公式为：式中，Idc为直流侧电流，K为电压调制系数，Im为输出基频电流幅值；并得到优化后的MMC子模块电容电压：式中，为MMC逆变器上子模块电容电压，为下子模块电容电压，U_dc为直流侧电压，P_dc为直流侧功率，K为电压调制系数；通过添加计算模块2和控制逻辑2，限制有功电流；其中，计算模块2用来计算新的有功电流指令值控制逻辑2用来比较新的有功电流指令值和和电压外环有功电流指令值的大小，并切换相应的运行方式；即，计算有功电流值指令值后，若控制逻辑2判断小于闭锁计算模块2，有功电流指令值按照电压外环的有功电流指令值输出；若控制逻辑2判断大于等于时，有功电流指令按照新的有功电流指令值输出，闭锁电压外环。