[實(shí)用新型]一種電網(wǎng)電壓直接前饋的三相并網(wǎng)光伏逆變器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220291401.3
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN202651808U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭培健;伍豐林;楚子林;許希;金雪峰;張超;田凱;蘇楠
• 申請（專利權(quán)）人: 天津電氣傳動設(shè)計(jì)研究所;天津天傳能源設(shè)備有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及三相并網(wǎng)光伏逆變器的低電壓穿越技術(shù)，尤其是一種電網(wǎng)電壓直接前饋的三相并網(wǎng)光伏逆變器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電能隨太陽光照強(qiáng)度變化而變化，除非配備儲能系統(tǒng)，一般不能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能。隨著近年來光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，尤其是大規(guī)模光伏并網(wǎng)電站的大量投入使用，對電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定影響，特別是在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓跌落情況下，如果許多這類電源出現(xiàn)集體瞬間脫網(wǎng)，將加劇電網(wǎng)振蕩，甚至導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰的重大事故。因此，許多國家對大功率光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越LVRT（Low?Voltage?Ride?Through）能力提出強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。其對并網(wǎng)逆變器的LVRT能力要求是：在電網(wǎng)電壓跌落處于一定范圍內(nèi)，逆變器必須保持和電網(wǎng)的連接，并盡可能向電網(wǎng)提供超前無功功率支持。

電網(wǎng)電壓的跌落包括單相跌落、兩相跌落、三相對稱和不對稱跌落，其中三相對稱電壓跌落出現(xiàn)的概率較小。非對稱電壓跌落（即除三相對稱電壓跌落之外的其它電壓跌落）使得電網(wǎng)電壓中出現(xiàn)較大負(fù)序分量。

目前，針對電網(wǎng)電壓多數(shù)跌落過程含有負(fù)序分量的情況，通常采用雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制，即采用結(jié)構(gòu)完全對稱的正、負(fù)序旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，對正、負(fù)序電流獨(dú)立進(jìn)行控制，并分別對正、負(fù)序電流進(jìn)行前饋解耦控制，如圖2所示。該控制方法采用電網(wǎng)的正序和負(fù)序電壓作為調(diào)節(jié)器的前饋，在數(shù)字信號處理器DSP進(jìn)行運(yùn)算的過程中，由于采樣及運(yùn)算帶來2個(gè)采樣周期的控制延遲，通過角度補(bǔ)償?shù)霓k法可以在穩(wěn)態(tài)較好跟蹤電網(wǎng)電壓，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓前饋解耦控制；而在電網(wǎng)電壓幅值發(fā)生快速變化（例如跌落）時(shí)，上述的2個(gè)采樣周期延遲使得前饋電壓滯后于實(shí)際電壓，電流調(diào)節(jié)器本來可以在發(fā)生電網(wǎng)電壓跌落的第2個(gè)周期起到一定調(diào)節(jié)作用，但一般情況下按負(fù)載模型設(shè)計(jì)的電流調(diào)節(jié)器比例比較小，主要依靠電壓前饋解耦控制。綜上所述，該方案僅采用帶負(fù)序的解耦控制方法，只能解決電網(wǎng)電壓跌落后的平臺期（即電壓幅值變化率相對小一些的區(qū)域）的電流控制，在較大電壓跌落情況下逆變器仍可能因初始較大過電流而脫網(wǎng)。

此外，由于電網(wǎng)電壓跌落多為三相非對稱，電網(wǎng)電壓在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下直流信號（包括正序和負(fù)序分量）中存在二次諧波分量，一方面產(chǎn)生的二次諧波難于徹底濾除，另一方面濾波（包括一階慣性濾波、二階濾波、陷波濾波、延時(shí)濾波等）均使前饋電壓信號產(chǎn)生滯后，不僅使初始響應(yīng)滯后，還使得即使在電網(wǎng)電壓處于跌落的穩(wěn)態(tài)時(shí)三相電流幅值仍可能有較大脈動。

因此，迫切需要研究有效的控制方法，防止逆變器在電網(wǎng)電壓跌落過程過流，才能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器低電壓安全穿越。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種電網(wǎng)電壓直接前饋的三相并網(wǎng)光伏逆變器系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有三相并網(wǎng)光伏逆變器所采用的常規(guī)控制策略在電壓跌落過程易使逆變器過流保護(hù)動作而脫網(wǎng)的問題，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)光伏逆變器低電壓安全穿越功能。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電網(wǎng)電壓直接前饋的三相并網(wǎng)光伏逆變器系統(tǒng)，該三相并網(wǎng)光伏逆變器主回路與采用電網(wǎng)電壓直接前饋控制方式的光伏逆變器控制器相連接，該光伏逆變器控制器由數(shù)字信號處理器DSP和大規(guī)模門陣列FPGA為核心硬件構(gòu)成。

而且，所述的三相并網(wǎng)光伏逆變器主回路包括三相變壓器T1、三相濾波電容器C1、三相濾波電抗器L1、三相逆變器PB和直流Link電容C2，所述的三相變壓器T1的原邊與電網(wǎng)連接，三相變壓器T1的副邊與三相濾波電容器C1和三相濾波電抗器L1連接，三相濾波電抗器L1與三相逆變器PB交流側(cè)連接，三相逆變器PB直流側(cè)與直流Link電容C2連接，直流Link電容C2與光伏電池陣列PV連接。

而且，所述的采用電網(wǎng)電壓直接前饋控制方式包括平均值和瞬時(shí)值兩種方式對電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行采集。

而且，所述平均值采用的采樣周期與脈寬調(diào)制PWM控制周期同步，所述瞬時(shí)值采用的采樣周期為數(shù)微秒。