[發明專利]一種基于電網阻抗的大型光伏電站并網穩定性設計方法

有效

• 申請號: 201310450339.7
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103595065A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 周林;楊明;張密;晁陽
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及大型光伏電站領域，特別涉及一種基于電網阻抗的大型光伏電站并網穩定性設計方法。

背景技術

近年來，太陽能等可再生能源迅猛發展，光伏并網發電技術越來越受到人們的重視。并網發電系統的核心是并網逆變器，并網逆變器在并網運行時，采用電流控制方式，實質上是一個電壓源輸入電流源輸出的逆變器。目前，國內外在濾波器選型、并網控制策略、控制器設計等方面開展了大量的工作，旨在提高并網電流的電能質量。

電網阻抗作為電力系統固有的屬性，對并網逆變器控制性能的影響亦引起人們的重視。現有技術中對電網阻抗的分析都是基于單相并聯或單臺并網逆變器進行研究的，并未考慮電網阻抗在大型光伏電站中的影響。隨著系統成本的持續降低和發電效益的不斷提高，建設大型光伏電站是大規模利用太陽能的有效方式。和海上風電柔性直流輸電結構相比，由于光伏陣列發出的是低壓直流電，大型光伏電站更多的利用逆變器并聯集中并網，通過配電變壓器實現高壓交流輸電。但是，國內外若干大型光伏電站的運行經驗表明：即使單臺并網逆變器的輸出電流諧波較小，多臺并網逆變器并聯后輸出電流的諧波也有可能超標。

因此急需一種基于電網阻抗的大型光伏電站并網穩定性設計方法，用于大型光伏電站并網逆變器電流控制中。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種基于電網阻抗的大型光伏電站并網穩定性設計方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的一種基于電網阻抗的大型光伏電站并網穩定性設計方法，包括以下步驟：

S1：建立基于電網阻抗的大型光伏電站并網逆變器并聯系統等效電路模型；

S2：獲取大型光伏電站中并網逆變器的并聯臺數和拓撲結構參數；

S3：計算大型光伏電站中配電變壓器上的電網阻抗；

S4：設計大型光伏電站中并網逆變器的控制系統；

S5：計算并網逆變器控制系統的等效開環傳遞函數表達式，電流控制器采用比例諧振疊加諧波補償項的準PR+HC控制器，所述PR+HC控制器參數具體包括比例增益k_p、廣義積分系數k_rh、帶寬因子ω_c和諧振角頻率ω₁；

S6：繪制等效開環傳遞函數表達式的對數幅頻特性和相頻特性曲線，根據對數幅頻特性和相頻特性曲線，讀取等效開環傳遞函數表達式的相位裕度和幅值裕度值，通過相位裕度和幅值裕度來判斷并網逆變器并聯系統的穩定程度，如果相位裕度和幅值裕度滿足預設閾值，則進入步驟S8；

S7：如果相位裕度和幅值裕度不滿足預設閾值，則返回步驟S5中，重新設計并網逆變器控制系統中的準PR+HC電流控制器參數；

S8：獲得穩定程度達到閾值的并網逆變器控制系統準PR+HC電流控制器參數。

進一步，所述大型光伏電站中并網逆變器的并聯臺數n通過以下公式來計算：

n=PP1;]]>

其中，P表示大型光伏電站的額定功率，P₁表示單臺并網逆變器的額定功率。

進一步，所述大型光伏電站中并網逆變器的拓撲結構參數包括大型光伏電站中并網逆變器的并聯臺數n、并網逆變器的直流側輸入電壓U_dc、并網逆變器的輸出側交流濾波電感L₁、交流濾波電容C₁和并網側交流濾波電感L₂。

進一步，所述大型光伏電站中配電變壓器上的電網阻抗通過以下方式來近似計算：