[發明專利]無源電抗器結構并網光伏逆變器低電壓穿越檢測裝置

有效

• 申請號: 201110286131.7
• 申請日: 2011-09-24
• 公開（公告）號: CN102435882A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張軍軍;陳志磊;秦筱迪;李臻;朱松鳴
• 申請（專利權）人: 國網電力科學研究院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及光伏發電接入電網技術，是一種通過采用無源電抗器來實現的并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測裝置。

背景技術

傳統意義上的低電壓穿越檢測裝置，通過采用交直交變頻器來實現，裝置主要由變壓器、交直交變頻器組成。裝置內部的變壓器用來轉換電網與變頻器之間的電壓差異，同時附帶具有濾波的作用，避免變頻器對電網注入污染諧波。當進行低電壓穿越檢測試驗時，只需控制變頻器輸出電壓的幅值跌落到額定值即可。由于變頻器具有閉環控制，因此檢測裝置可以做到精確調節和模擬恢復曲線。

使用交直交變頻器進行低電壓穿越時，網側變流器采用電壓矢量控制，在保證流動功率因數為1的前提下，保證直流側電壓為恒定值；逆變器側的控制策略采用電壓閉環控制，將相電壓采樣值輸入到控制器中，經控制輸出需要的電壓幅值，生成PWM波，從而控制逆變器輸出電壓的幅值。

通過采用交直交變頻器來實現的低電壓穿越檢測裝置，無論是采用高電壓小電流的高壓變頻裝置還是低電壓大電流的低壓變頻裝置，成本均比較高；由于采用電壓閉環控制，因此裝置的響應速度較慢。

光伏并網逆變器低電壓穿越是指當公用電網故障或擾動引起光伏電站并網點的電壓跌落時，在電壓跌落范圍內，光伏逆變器能夠持續并網運行。低電壓穿越能力作為大容量光伏系統應對公用電網故障或擾動的一種策略，直接起到支撐公用電網持續穩定運行的作用。未來我國的光伏并網多應用于110kV以下的輸電線路，電網運行環境甚為復雜，加之并網光伏系統與公用電網之間容量懸殊，低電壓穿越檢測勢在必行。為規范光伏并網的市場秩序，為促進光伏發電蓬勃發展的形勢，爭取光伏發電接入電網的主動權，確保光伏系統安全可靠并網運行，找尋一條安全高效的大容量并網光伏逆變器低電壓穿越檢測途徑勢在必行，而且具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明專利的目的是實現一種適用于各種功率等級、電壓等級的并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測核心裝置，該裝置內部采用獨立的無源電抗器，能夠滿足對各類并網光伏逆變器的低電壓穿越檢測需求。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，無源電抗器結構并網光伏逆變器低電壓穿越檢測裝置，其特征在于，交流源輸入端連接10kV公用電網，為了防止檢測對公用電網產生影響，增加隔離變壓器；低電壓穿越檢測裝置一端連接到隔離變壓器，另一端連接到升壓變壓器；低電壓穿越檢測裝置內部采用獨立的無源電抗器，裝置主要由X₁限流電抗器、X₂接地電抗器、斷路器S₁和S₂組成。

實驗開始前斷路器S₁閉合，S₂斷開，光伏逆變器穩定正常運行；實驗開始時，斷開S₁，閉合S₂，模擬電網電壓跌落。為了能夠準確模擬電網電壓跌落，需要合理選取X₁和X₂的電抗值。X₁和X₂電抗值的選擇，受到諸多因素的限制，根據圖2的原理拓撲圖進行分析，將隔離變壓器、升壓變壓器分別等效為電抗器X_T、X₃，公用電網等效為理想電壓源、光伏逆變器等效為理想電流源。

主回路等效于理想電壓源和電流源分別作用后再相互疊加的電路，由于光伏逆變器只發純有功，因此公用電網和光伏逆變器在電抗器X₂上分壓相位差90°，則電壓跌落點電壓計算公式如下：

從上式可以看出，由于被測并網光伏逆變器容量不確定，為了減少對跌落點的影響，必須減少無源電抗器的電抗值以最大程度減少光伏逆變器電流對跌落電壓深度的影響；但當縮小電抗值后，將增加無源電感從電網吸收無功功率，考慮到隔離變壓器出口側有容量限制，無源電抗器的值不能無限縮小；低電壓穿越測試不要求設備長時間運行，由于變壓器具有短時超載實行的功能，一般無源電抗器的最小值可取隔離變壓器出口側容量的2~3倍，如下式：

低電壓穿越檢測裝置具有以下兩項功能：

1）能夠模擬電網故障或擾動時的電壓跌落和電壓恢復；

2）將并網光伏逆變器發出的能量饋送入公用電網。