[發(fā)明專利]一種提高大型光伏系統(tǒng)低電壓穿越性能的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810509548.7
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108718094B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊艷芳;王一波;高文森;張占鋒;李廣林
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種提高大型光伏系統(tǒng)低電壓穿越性能的方法，其特征在于，該方法基于大型光伏電站直流升壓外送系統(tǒng)，大型光伏電站通過大功率高變比的有源箝位Boost全橋升壓變換器BFBIC串聯(lián)升壓，然后經(jīng)VSC-HVDC直流并網(wǎng)系統(tǒng)，其中光伏電站的每個(gè)發(fā)電升壓模塊主要包括光伏陣列和有源箝位BFBIC，通過N個(gè)升壓模塊的串聯(lián)升壓實(shí)現(xiàn)與直流母線電壓相匹配；包括以下步驟：

步驟1，當(dāng)電網(wǎng)交流側(cè)發(fā)生故障時(shí)，檢測電網(wǎng)電壓跌落的特征，根據(jù)電壓跌落的幅值特征確定為對稱故障或非對稱故障；當(dāng)檢測到的交流電網(wǎng)電壓跌落的幅值相同時(shí)，為對稱故障；當(dāng)檢測的交流電網(wǎng)電壓跌落的幅值不相同時(shí)，為不對稱故障；

步驟2，為對稱故障時(shí)，檢測各光伏發(fā)電模塊的輸出電壓是否超過其額定值的1.2倍，若超過其額定值的1.2倍，進(jìn)入MPPT切換模式工作，將有源箝位BFBIC的動(dòng)態(tài)占空比從D_MPPT切換至合適的值D_ref；

步驟3，為不對稱故障時(shí)，采用基于優(yōu)化型DSOGI-PLL的正負(fù)序雙電流環(huán)控制方法作為低電壓穿越控制方法，具體包括以下步驟：

1)首先將VSC換流站交流側(cè)電壓U_abc轉(zhuǎn)換成αβ信號，然后通過帶有廣義二階積分環(huán)節(jié)的雙正交信號發(fā)生器SOGI-QSG對αβ信號進(jìn)行濾波，得到不含諧波的αβ信號；

2)在DDSRF-PLL的作用下進(jìn)行dq變換，將電壓正負(fù)序分離并提取，并跟蹤電網(wǎng)電壓的相位和頻率；

3)令各負(fù)序電流的參考值為零，即和令網(wǎng)側(cè)無功功率的參考值

4)由式(1)得到正序電流和的參考值如式(2)所示；

分別為三相電網(wǎng)電壓U_abc在dq軸上的正負(fù)序分量；

5)然后通過PI調(diào)節(jié)器輸出有功功率參考值如式(3)所示；

U_dref為有源箝位BFBIC的動(dòng)態(tài)占空比切換至合適的固定值D_ref時(shí)直流母線電壓值；

6)將得到的電壓跌落深度U通過電網(wǎng)電壓前饋控制環(huán)節(jié)，算出合適的平均有功指令系數(shù)k₀，可得修正后有功功率參考值如式(4)所示；

K_vp和K_vi分別是PI控制器的比例、積分調(diào)節(jié)增益；

7)通過式(2)和式(4)得到修正后的正序電流參考值如式(5)所示，正序分量與負(fù)序分量的電流內(nèi)環(huán)控制電壓參考值如式(6)所示；

K_iP 、 K_iI 為電流內(nèi)環(huán)的比例、積分系數(shù)；U_dc為直流參考電壓；

8)將正負(fù)序分量同時(shí)送入SPWM發(fā)生器得到VSC換流器的控制信號，成功實(shí)現(xiàn)換流器的LVRT運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大型光伏系統(tǒng)低電壓穿越性能的方法，其特征在于，正負(fù)序分離是基于優(yōu)化型DSOGI-PLL，優(yōu)化型DSOGI-PLL包括SOGI-QSG和DDSRF-PLL；在DDSRF-PLL的基礎(chǔ)上，通過引入SOGI-QSG對αβ信號進(jìn)行濾波，得到不含諧波的αβ信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大型光伏系統(tǒng)低電壓穿越性能的方法，其特征在于，電網(wǎng)不平衡時(shí)，在dq坐標(biāo)系下VSC換流器的輸出有功、無功功率分別為：

其中：式中P₀、Q₀分別為有功、無功功率的平均值；P_c2、P_s2分別為兩次有功余弦、正弦諧波峰值；Q_c2、Q_s2分別為兩次無功余弦、正弦諧波峰值；分別為三相輸出電流I_abc在dq軸上的正負(fù)序分量；令網(wǎng)側(cè)無功功率的參考值由式(7)可以得到有功無功功率參考值和

式中分別為三相輸出電流I_abc在dq軸上的正負(fù)序分量；式中分別為三相電網(wǎng)電壓U_abc在dq軸上的正負(fù)序分量；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高大型光伏系統(tǒng)低電壓穿越性能的方法，其特征在于，在控制方法中引入了電網(wǎng)電壓前饋控制環(huán)節(jié)，根據(jù)跌落深度U算出合適的平均有功指令系數(shù)k₀，避免當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生嚴(yán)重不對稱故障時(shí)VSC換流器因過流保護(hù)而停機(jī)脫網(wǎng)，確保換流器的LVRT運(yùn)行。