[發(fā)明專利]一種利用虛擬阻抗提高光伏故障電壓支撐能力方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011295948.6
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112467785B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊沛豪;寇水潮;王小輝;高峰;孫夢瑤;趙俊博;賀婷;李志鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發(fā)明公開了一種利用虛擬阻抗提高光伏故障電壓支撐能力方法，該方法是在光伏并網(wǎng)逆變器電壓控制環(huán)節(jié)中引入虛擬阻抗改變參考信號，通過限制網(wǎng)側(cè)電壓突變造成的電流越限現(xiàn)象，起到故障期間電壓支撐作用，進(jìn)一步的通過分析發(fā)生對稱和不對稱短路障后的正、負(fù)序電壓、電流，得出虛擬阻抗幅值及阻感比。本發(fā)明在光伏并網(wǎng)逆變器電壓控制環(huán)節(jié)中引入虛擬阻抗改變參考信號，通過限制網(wǎng)側(cè)電壓突變造成的電流越限現(xiàn)象，可以有效提供故障期間的電壓支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用虛擬阻抗提高光伏故障電壓支撐能力方法，該方法在光伏并網(wǎng)逆變器電壓控制環(huán)節(jié)中引入虛擬阻抗改變參考信號的方法，起到故障期間電壓支撐作用。

背景技術(shù)

隨著電網(wǎng)容量不斷增加，光伏等新能源發(fā)電大規(guī)模接入，其間歇性、不穩(wěn)定性會影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。尤其是隨著光伏并網(wǎng)規(guī)模的增大，如何保證電站安全穩(wěn)定運(yùn)行，不會因?yàn)榫W(wǎng)側(cè)接地故障引起系統(tǒng)阻抗降低、線路過流，或者故障切除后無功過剩、并網(wǎng)電壓驟升等現(xiàn)象，成為最近光伏并網(wǎng)控制領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。

為了提高光伏并網(wǎng)逆變器故障發(fā)生和切除后的電壓、電流變化應(yīng)對能力，目前有兩類方案，一種是添加主動、被動硬件設(shè)備，比如：無功補(bǔ)償裝置、儲能設(shè)備、crowbar電路來穩(wěn)定電壓、限制過流，但這些成套硬件設(shè)備，使改造成本大幅增加，與本身發(fā)電設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制也較為復(fù)雜。一種是通過改進(jìn)控制算法，實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流限制和并網(wǎng)點(diǎn)電壓支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用虛擬阻抗提高光伏故障電壓支撐能力方法，具體是在光伏并網(wǎng)逆變器電壓控制環(huán)節(jié)中引入虛擬阻抗改變參考信號，通過限制網(wǎng)側(cè)電壓突變造成的電流越限現(xiàn)象，起到故障期間電壓支撐作用，進(jìn)一步的通過分析發(fā)生對稱和不對稱短路障后的正、負(fù)序電壓、電流，得出虛擬阻抗幅值及阻感比。

本發(fā)明采取如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種利用虛擬阻抗提高光伏故障電壓支撐能力方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)基爾霍夫電壓定律，建立LCL光伏并網(wǎng)逆變器三相坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型；

2)對步驟1)LCL光伏并網(wǎng)逆變器三相坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型進(jìn)行Park變換，得到光伏并網(wǎng)逆變器在dq兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；

3)根據(jù)步驟2)LCL光伏并網(wǎng)逆變器在dq兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，忽略并網(wǎng)逆變器自身損耗，得到電壓定向dq坐標(biāo)系下有功功率P和無功功率Q表達(dá)式；

4)根據(jù)步驟2)光伏并網(wǎng)逆變器在dq兩相坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型和步驟3)LCL光伏并網(wǎng)逆變器電壓定向dq坐標(biāo)系下有功功率P和無功功率Q表達(dá)式，得到光伏并網(wǎng)逆變器電流PI控制的傳遞函數(shù)；

5)當(dāng)網(wǎng)側(cè)接地后，線路等效阻抗迅速降低，用步驟4)光伏并網(wǎng)逆變器電流PI控制的傳遞函數(shù)中dq兩相坐標(biāo)系下電壓表示等效下降阻抗壓降；

6)采用虛擬阻抗就是補(bǔ)償步驟5)等效下降阻抗壓降，定義虛擬阻抗表達(dá)式，并在dq坐標(biāo)系下得到虛擬阻抗壓降表達(dá)式；

7)為了抑制諧波對虛擬電抗參數(shù)的影響，在虛擬電抗電壓控制中引入低通濾波器對步驟6)輸入電流進(jìn)行濾波處理，得到虛擬阻抗壓降低通濾波表達(dá)式；

8)根據(jù)步驟7)虛擬阻抗壓降低通濾波表達(dá)式，分析不對稱短路，對稱短路時，正、負(fù)序電流，進(jìn)一步的得到虛擬阻抗幅值；

9)當(dāng)發(fā)生對稱短路故障后，根據(jù)步驟8)對稱短路時，正、負(fù)序電流，得到故障點(diǎn)電壓表達(dá)式，進(jìn)一步的得到對稱短路故障阻感比；

當(dāng)發(fā)生不對稱短路故障后，根據(jù)步驟8)不對稱短路時，正、負(fù)序電流，得到正、負(fù)序電壓與并網(wǎng)點(diǎn)電壓表達(dá)式，進(jìn)一步的得到對稱短路故障阻感比。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)的具體實(shí)現(xiàn)方法為：根據(jù)基爾霍夫電壓定律，建立LCL光伏并網(wǎng)逆變器三相坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型：