基于无功电流注入的光伏逆变器低电压穿越策略

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1、第33卷第9期可再生能源Vol.33No.92015年9月RenewableEnergyResourcesSept.2015基于无功电流注入的光伏逆变器低电压穿越策略1，2，31，2，31，2，31，2，31，2，3许志荣，杨苹，郑群儒，周述前，何婷（1.华南理工大学电力学院，广东广州510640；2．华南理工大学风电控制与并网技术国家地方联合工程实验室，广东广州511458；3．华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室，广东广州511458）摘要：大量的光伏电站接入电网，为了提高电力系统的稳定性，需考虑

2、光伏发电的低电压穿越能力。文章基于无功电流电压支撑方案，提出使用电流单环控制的低电压穿越策略，当电网电压因故障而降低时，逆变器由电压电流双环控制切换到电流单环控制，升压电路由最大功率控制（MPPT）切换到稳压控制。经仿真表明，所提出的电流单环控制策略能在电网发生故障时，有效的完成电压的稳定过渡，实现低电压穿越，具有实用价值。关键词：光伏发电；低电压穿越；双环控制；单环控制中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）09-1317-06DOI:10.13941/j.cnki.

3、21-1469/tk.2015.09.0070引言和无功电流支撑方法完成了LVRT；文献[9]基于随着世界经济的发展，人们对能源的需求也电压定向矢量控制的低电压穿越，对光伏逆变器越来越大，太阳能作为绿色可再生能源，近年来得进行电压定向矢量控制，实现有功和无功功率解到广泛的关注与开发，光伏发电所占电网供电比耦，在电网电压跌落期间，采用直流卸荷电路稳定[1]，[2]例不断提高，但是伴随着大容量光伏的投入，直流侧电压，根据电压的跌落深度补偿一定的无光伏发电对电网的影响也越大，尤其当电网故障功功率以支撑电压恢复。

4、时，必须考虑光伏电站的各种运行状态对电网稳本文基于无功电流电压支撑的低电压穿越方[1]定性的影响。光伏发电的间歇性和随机性使它案，提出一种电流单环控制的低电压穿越策略。当难以准确的预测功率变化或者进行灵活调度。为电网出现故障时，随着并网点电网电压的降低，逆了降低光伏并网系统接入的影响,一方面电网规变器Boost电路由MPPT控制切换为恒压控制，范对光伏电站正常运行进行了必要的约束；另一换流电路由电流内环控制电压外环控制的双环控方面,即当电网发生故障时,保持光伏电站继续并制切换为电流控制的单环控制。通过PS

5、CAD建立网运行一段时间，当电网故障短时无法恢复时，才三相光伏系统模型进行仿真，仿真结果显示交流[3]允许脱网。低电压穿越能力直接关系到光伏发电流在电网跌落期间基本保持稳定，实现了光伏[1]电的大规模应用。系统的低电压穿越功能，具有实用价值。在实际研究中，根据光伏组件的输出特性，当1光伏发电系统拓扑光伏电站电压达到开路电压后，逆变器的输出电三相光伏发电系统电路拓扑结构如图1所[4]流基本为零，直流侧电压不会继续增加。目前，示。Boost逆变器光伏发电的低电压穿越研究可借鉴风力发电，文ipvL1idcS1S

6、3S5献[5]~[7]提出通过增加硬件和不增加硬件实现风LSpva电机组LVRT的控制策略；文献[1]基于无功电流PVupvC1udcbNcC2S2S4S6电压支撑的解决方案，该方案不需要增加储能设O备和无功补偿设备等额外的硬件设备，该方案同图1光伏并网系统拓扑结构样适用于其他分布式能源；文献[8]釆用锁相控制Fig.1Topologyofgrid-connectedPVsystem收稿日期：2015-03-25。基金项目：国家高技术研究发展计划“863”计划（2014AA052001）；南沙区科技计划项

7、目资助（2013P005）；南方电网科学研究院科技项目（SEPRI-K143003）。作者简介：许志荣（1989-），男，博士研究生，研究方向为新能源发电及并网控制技术。E-mail：407849739@163.com·1317·可再生能源2015，33（9）整个系统由光伏板、Boost升压电路、DC/AC如图3所示。逆变电路、滤波器和电网组成。Boost电路用于匹检测Uk、Ik、Uk+1、Ik+1配光伏输出电压与逆变器直流电压及实现MPPT计算Pk、Pk+1功能，逆变器用于将直流电能转换为交流电能，将光

8、伏发出功率输送到电网，滤波器用于滤除系统YNPk+1>Pk谐波。在光伏并网控制系统中，采用MPPT算法对Boost电路开关管占空比进行寻优，实现光伏电池Uk+1>UkUk+1>Uk的最大功率点跟踪；逆变器采用双闭环控制，外环YNYN为直流电压控制，内环为dq电流控制；为了简化Uref=Uk+ΔUUref=Uk-ΔUUref=Uk-ΔUUref=Uk+ΔU设计，采用电感作为滤波器。1.1Boost电路模型及其控制Boost升压电