[發明專利]一種光伏并網逆變器故障電流的計算方法和裝置

有效

• 申請號: 202010501371.3
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111525567B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 徐敏;談贏杰;郭祚剛;雷金勇;袁智勇;葉琳浩
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;G01R31/52;G01R31/56;H02M1/00;H02M7/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本申請公開了一種光伏并網逆變器故障電流的計算方法和裝置，用于解決現有故障分析方法對逆變器進行不同程度簡化，很少基于逆變器本身的特性出發來分析電網故障電流，并以理想微源為條件進行分析，使得分析結果與實際情況相差較大的技術問題，方法包括：獲取電網發生故障時的光伏并網系統逆變器輸出的有功功率，故障包括對稱短路故障和不對稱短路故障；確定光伏并網系統的功率傳輸關系式和電壓電流環控制策略，基于光伏并網系統逆變器輸出的有功功率、光伏并網系統的功率傳輸關系式和電壓電流環控制策略計算逆變器故障電流，逆變器故障電流包括電網發生對稱短路故障下的逆變器故障電流和電網發生不對稱短路故障下的逆變器故障電流。

技術領域

本申請涉及電力系統故障分析技術領域，尤其涉及一種光伏并網逆變器故障電流的計算方法和裝置。

背景技術

隨著石化能源的不斷枯竭，開發利用可再生清潔能源實現可持續發展是目前完成的最大任務之一。基于電力電子技術的不斷進步，微電網的概念應運而生，微電網作為一個能實現自我控制和管理的自治系統，在提高用戶供電可靠性的同時，可有效消納間歇和分布式可再生能源發電的出力。微電網中通常采用逆變器等電力電子設備作為分布式能源的接口，對于可再生能源高滲透的微電網系統動態特性主要由可再生能源本身和逆變器所采用的控制方案決定。太陽能光伏發電除具有綠色能源本身的優點外，還因其光伏模塊擴容方便、可光伏建筑集成進而節省土地占用面積、發電過程無機械傳動部分而維護量小等優點，應用廣泛。光伏并網系統主要采用功率控制型逆變器，依靠電流進行控制，能夠實現系統的最大功率跟蹤，最大限度地利用微電網直流側的能量。

在實際的電力系統中，經常會出現電網故障的情況，包括三相電壓對稱跌落以及單相電壓跌落，故障期間會造成逆變器過電流、直流側過電壓等情況，導致開關器件閉鎖甚至損壞，對微電網的正常運行產生極大威脅；此外，在故障期間，考慮微源的光伏并網功率控制逆變器的響應特性與理想微源的功率控制逆變器有很大不同，直流側電壓以及逆變器輸出功率會出現較大的二倍頻波動，嚴重影響器件的安全正常運行。

現有的故障分析方法，大多側重于電力系統層面，對逆變器進行了不同程度的簡化以便于進行潮流計算，很少基于逆變器本身的特性出發來分析電網故障電流，并且現有故障分析方法考慮的情況都是理想微源，特別是以恒功率控制為控制策略的逆變器，在電網發生短路故障后，假設恒功率控制型逆變器故障前后輸出功率不變，逆變器內電勢三相對稱，而這一假設不符合實際情況，分析得到的結果與實際情況相差較大。

發明內容

本申請提供了一種光伏并網逆變器故障電流的計算方法和裝置，用于解決現有故障分析方法對逆變器進行不同程度簡化，很少基于逆變器本身的特性出發來分析電網故障電流，并以理想微源為條件進行分析，使得分析結果與實際情況相差較大的技術問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種光伏并網逆變器故障電流的計算方法，包括：

獲取電網發生故障時的光伏并網系統逆變器輸出的有功功率，所述故障包括對稱短路故障和不對稱短路故障；

確定所述光伏并網系統的功率傳輸關系式和電壓電流環控制策略，基于所述光伏并網系統逆變器輸出的有功功率、所述光伏并網系統的功率傳輸關系式和電壓電流環控制策略計算逆變器故障電流，所述逆變器故障電流包括電網發生對稱短路故障下的逆變器故障電流和電網發生不對稱短路故障下的逆變器故障電流。

可選的，所述基于所述光伏并網系統逆變器輸出的有功功率、所述光伏并網系統的功率傳輸關系式和電壓電流環控制策略計算逆變器故障電流，包括：

將所述光伏并網系統逆變器輸出的有功功率代入到所述功率傳輸關系式，得到第一電路方程；

在所述第一電路方程和基于dq解耦后得到的第二電路方程的基礎上，分別聯立所述電壓電流環控制策略，對聯立后得到的電路方程分別求二階導數，得到有功電流的第一二階微分方程和第二二階微分方程；