[發(fā)明專利]一種基于虛擬同步機理的逆變器無功控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810220938.2
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108521130B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳跨宇;房樂;張興;李旭;盧岑岑;沈軼君;劉為群;熊鴻韜;盧嘉華;陸海清;樓伯良;黃弘揚;張建承;丁勇;石祥建
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)公司;南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16;H02J3/38
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

本發(fā)明公開了一種基于虛擬同步機理的逆變器無功控制方法。目前的逆變器無功控制方法控制不精準(zhǔn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓輕微波動時，無法做到電壓的無差控制；當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落較深時，無法發(fā)揮其全部無功能力。本發(fā)明的無功控制分為三個階段：當(dāng)監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓正常時，無功控制模塊以控制逆變器的輸出無功為目標(biāo)；當(dāng)監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓跌落時，無功控制模塊疊加并網(wǎng)點電壓進行控制，以減緩電壓跌落程度；當(dāng)監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓進一步跌落時，LVRT控制模塊控制逆變器切換至低電壓穿越控制模式，進行低電壓穿越。本發(fā)明能夠自動、靈活控制逆變器輸出無功，提高逆變器無功利用率，穩(wěn)定并網(wǎng)點電壓，降低電網(wǎng)電壓跌落程度，同時不影響其低電壓穿越能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)光伏并網(wǎng)逆變器控制領(lǐng)域，特別是一種基于虛擬同步機理的逆變器無功控制方法。

背景技術(shù)

近年來，大批光伏并網(wǎng)逆變器接入電網(wǎng)，為電網(wǎng)的運行和控制帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電網(wǎng)中的同步發(fā)電機具有優(yōu)良的慣性和阻尼特性，且能自主運行并參與電網(wǎng)電壓和頻率的調(diào)節(jié)。在此背景下，國內(nèi)外研究學(xué)者提出了虛擬同步技術(shù)，從外特性上模擬或部分模擬出傳統(tǒng)同步發(fā)電機的頻率及電壓控制特性，并為系統(tǒng)提供阻尼特性，從而改善分布式系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

此外，傳統(tǒng)的光伏逆變器通常以單位功率因數(shù)運行，盡可能多地輸出有功功率而基本不輸出無功功率，在非滿功率運行時造成一定程度視在功率的浪費。當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，傳統(tǒng)逆變器的恒功率控制模式無法抑制電網(wǎng)電壓變化，且恒壓恒頻模式的平滑切換算法復(fù)雜，效果不佳；當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時，傳統(tǒng)逆變器被動進入低電壓穿越模式，浪費了本身所具有的無功輸出潛能。

因此，在虛擬同步逆變器的基礎(chǔ)上，挖掘其無功功率備用潛能，研究集中式光伏機組的無功控制策略，實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功電壓支撐，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

目前，基于虛擬同步機理的逆變器無功控制策略較少，且大多思路是將低電壓穿越控制與虛擬同步控制相結(jié)合，即在故障發(fā)生時將虛擬同步控制切換至傳統(tǒng)的低電壓穿越控制，待故障恢復(fù)后立即切換至虛擬同步控制控制。但該類方法控制不精準(zhǔn)，當(dāng)電網(wǎng)電壓輕微波動時，無法做到電壓的無差控制；當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落較深時，無法發(fā)揮其全部無功能力。公開號為CN105743130A的中國專利公開了一種提高虛擬同步發(fā)電機無功功率動態(tài)響應(yīng)性能的方法，這種方法并未考慮低電壓穿越時的無功補償策略。公開號為CN105978042A的中國專利公開了一種用于虛擬同步機的故障保護和穿越控制系統(tǒng)及方法，這種方法直接判斷電網(wǎng)電壓跌落深度進行被動式穿越，并未利用虛擬同步機自身的無功補償能力，在電壓輕微跌落時進行最大化支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于虛擬同步機理的逆變器無功控制方法，實時監(jiān)測并網(wǎng)點電壓，并通過虛擬同步機的無功控制原理，增強對電網(wǎng)的無功電壓支撐；當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落較小時，切換控制對象使并網(wǎng)點電壓恢復(fù)，維持系統(tǒng)穩(wěn)定；而當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落較深時，支撐電壓恢復(fù)到一定程度，并進入低穿模式。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于虛擬同步機理的逆變器無功控制方法，該方法采用的模塊包括LVRT控制模塊和無功控制模塊，無功控制方式分為三種，即無功控制模式、電壓控制模式和低電壓穿越控制模式，三者相互獨立且切換控制：

當(dāng)LVRT控制模塊監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓正常時，無功控制模塊控制逆變器輸出無功為設(shè)定值；當(dāng)LVRT控制模塊監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓跌落時，無功控制模塊控制并網(wǎng)點電壓為設(shè)定值，阻止或減緩電壓跌落；當(dāng)LVRT控制模塊監(jiān)測到并網(wǎng)點電壓繼續(xù)跌落時，將逆變器切換至低電壓穿越控制模式。

無功控制模塊根據(jù)當(dāng)前無功調(diào)節(jié)程度自動調(diào)整控制參數(shù)。