utut第9期5月10日第9期5月10日對(duì)稱和不對(duì)稱故障下的并網(wǎng)光伏逆變器低電壓穿越研究*(華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院新能源電力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102206)ofElectronicsandElectricalEngquenceandnegativesequthevoltageofgridisbalancedadoptingthemethodoflimitingacducingtheoutputactivepowerofPVandrealizKeywordsPVinverterlowvolt分布式電源和大型并網(wǎng)光伏電站，光伏發(fā)電必將成為我國的重要能源。隨著光伏并網(wǎng)容量的增加，光伏電站出力的隨機(jī)性和波動(dòng)性將會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定國家電網(wǎng)公司2011年頒布了光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定[?],當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落至如圖1所示的曲線的實(shí)際情況確定。一般情況下U可設(shè)定為0.2倍額定電壓，T?可設(shè)定為0.6秒、T?可設(shè)定為3秒。運(yùn)行需要滿足]:第52卷第9期電測(cè)與儀表Vol.52No.92015年5月10日ElectricalMeasurement&InstrumentationMay.10,2015全的前提下保持不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，主要考慮逆變器的耐流能力，變流器所允許的最大電流為額定電流的1.5倍。對(duì)于光伏電站的低電壓穿越，可以考慮分別從軟件方面、硬件方面或是軟硬件相結(jié)合的方式進(jìn)行低電壓穿越。硬件方案有[8]:a在直流側(cè)增加耗能要增加額外的投入。軟件方案：主要從改變控制策網(wǎng)逆變器運(yùn)行在靜止無功補(bǔ)償模式，快速向電網(wǎng)提供無功功率支持，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的低電壓穿越功能。但是，這種方法只適用于電網(wǎng)電壓跌落不太合。文獻(xiàn)[10-11]為了保證逆變器不脫網(wǎng)，通過控制電流內(nèi)環(huán)的有功電流給定值ia,從而保證逆變器對(duì)稱故障，不能有效地抑制負(fù)序分量。文獻(xiàn)[12]通過將電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流變化引入電流環(huán)，設(shè)計(jì)了基于前饋控制的低電壓穿越(LVRT)優(yōu)化控制策略，能有效加快電流環(huán)對(duì)擾動(dòng)的反應(yīng)速度。但是適用于文獻(xiàn)[13]設(shè)計(jì)了電網(wǎng)正序電壓定向的矢量控制策故障時(shí)光伏并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定運(yùn)行，但是沒有考慮在電網(wǎng)故障時(shí)，采用限功率運(yùn)行的方法改變輸而使輸入功率和輸出功率在電網(wǎng)故障期間大致保持改變d軸電流指令實(shí)現(xiàn)有功輸出的改變，此時(shí)就選一定程度上減小了功率不平衡，使變流器不會(huì)因?yàn)檫^電流發(fā)熱而燒壞。同時(shí)，將網(wǎng)側(cè)電流限定為變流器所允許輸出額定電流的1.5倍，結(jié)合d軸、q軸電式中iv是變流器的額定電流。控制策略如圖2所圖2對(duì)稱故障時(shí)LVRT控制框圖統(tǒng)有功功率的輸出，另一方面以變流器最大輸出電流為準(zhǔn)限制q軸電流的輸出，降低了系統(tǒng)的輸出電和三相對(duì)稱故障不同的是：不對(duì)稱故障會(huì)出現(xiàn)序分量為0,所以不對(duì)稱故障下的LVRT控制關(guān)鍵在采用正序和負(fù)序分量分離方法，將不對(duì)稱電壓在正常運(yùn)行時(shí)，兩相旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模2015年5月10日ElectricalMeasurement&InstrumentationMay.10,2015當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，利用坐標(biāo)變換可得P、Q為變流器吸收的有功功率、無功功率。具體表式中Po、Q,分別為變流器有功功率、無功功率平均諧波分量正弦項(xiàng)峰值。各功率分量的計(jì)算公式式(6)表示了6個(gè)功率受控量和4個(gè)電流分量有2個(gè)功率分量是無法控制的。要舍去6個(gè)功率變Qo進(jìn)行控制，即變流器的功率控制指令選取Po、均值相關(guān)。文中直流電壓外環(huán)采用PI調(diào)節(jié)器，所又要求變流器運(yùn)行在單位功率因數(shù)下，所以令Qo*=P?*=P?*=0,根據(jù)式(7)可得到電流指令：受到電流交叉耦合項(xiàng)的影響，因此采用前饋解耦控由式(8)到式(10),可以得到雙環(huán)矢量控制框序通道。直流環(huán)節(jié)給定最大追蹤電壓V和反饋電壓V.相比較后的誤差經(jīng)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出I,根據(jù)5月10日公式(8)可以得到P·,另外3個(gè)功率受控量Pt、Pi、Q為0,再通過公式(9)計(jì)算、分別與對(duì)應(yīng)的反饋值者、、、比較后的誤差經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后輸出、v、,再與各自的解耦算后得到變流器交流側(cè)參考電壓、、。參考電壓v、、、經(jīng)坐標(biāo)變換后得到ABCSVPWM調(diào)制，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器的控制，由此實(shí)現(xiàn)了在電網(wǎng)不對(duì)稱故障下的變流器低電壓穿標(biāo)幺電壓的40%,短路阻抗為0.031Ω,故障持續(xù)10s。圖5為電網(wǎng)側(cè)電壓和電流波形，在電網(wǎng)電壓跌落為標(biāo)幺電壓的40%時(shí)，電網(wǎng)側(cè)輸出電流過渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)且沒有越限。圖6是控制指標(biāo)波形，圖6(a)為直流母線電壓波形，Ue為光伏直流側(cè)輸出電故障時(shí)，此時(shí)控制策略不進(jìn)行MPPT控制，所以t/s(b)圖6對(duì)稱故障時(shí)LVRT的波形圖2.2不對(duì)稱故障由于單相故障最為常見文章特選取單相接地短路故障。在10s時(shí)A相電壓跌落至標(biāo)幺電壓的40%,故障持續(xù)3s。圖7表明逆變器網(wǎng)側(cè)電流被限制在1.5倍額定電流之內(nèi)，圖8為故障時(shí)刻控制指標(biāo)波形圖，在電網(wǎng)故障時(shí)刻直流母線電壓U,出現(xiàn)一個(gè)小的波動(dòng)后快速跟上電壓指令Vmpu,最后是d、q軸的電流跟蹤波在電網(wǎng)發(fā)生不對(duì)稱故障(單相接地短路)時(shí)，基第52卷2015年第9期5月10日?qǐng)D8仿真波形圖諧波分量。通過對(duì)光伏逆變器控制策略的改進(jìn)，可減worksJoumalofShandongElectricPowerCo[2]劉偉，彭冬，卜廣全.光伏發(fā)電接入智能配電網(wǎng)后的系統(tǒng)問題綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009,33(19):1-6[3]靳希，張菲菲，王曉峰.大容量光伏發(fā)電接入對(duì)孤立電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2011,27(5):485-489.JinXiZhangFeifeiWangUniversityofElectricPower,2011,27(5):485-489.[4]袁曉玲，宋鵬飛，等.光伏逆變器低電壓穿越控制策略[J].電力電子技術(shù)，2013,47(3):67-69.strategyforPVinverterPowerElec[5]張磊，周洪偉，劉永奎，等.光伏并網(wǎng)逆變器低電壓穿越控制策略研究[J].電力電子技術(shù)，2013,47(9):19-22forphotovoltaicgridconnectedinverterPowe[6]國家電網(wǎng)公司.光伏電站接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范[S].2011.[7]周京華，劉勁東，陳亞愛，等.大功率光伏逆變器的低電壓穿越控制[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013,37(7):1799-1807.ZhouJinghuaLiuJindongCh[8]甄曉亞，尹忠東，王云飛，等.太陽能發(fā)電低電壓穿越技術(shù)綜述[J].電網(wǎng)與清潔能源，2011,27(8):65-69.ZhenXiaoyaYinZhongdongWangYunfvoltageridethroughinphotovoltaicpoweThreephasePhotovoltaicInverterWCharacteristicsIEEETransactionsonPowplant[J].ElectrotechnicalApplication,2012,3[11]王京保，曾國宏，荊龍.電壓不對(duì)稱故障下光越技術(shù)[J].電氣傳動(dòng)，2013,43(12):24-27.WangJingbaoZengGuoh