[發明專利]一種基于柔性工作點控制的低電壓穿越控制方法

有效

• 申請號: 202110962039.1
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113572201B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 王琦;徐俊杰;李星碩
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發明公開了一種基于柔性工作點控制的低電壓穿越控制方法，包括如下步驟：初始化信號量；按照指定的周期定時獲取光伏當前輸出電壓和電流值，光伏逆變器交流側電壓和電流，直流母線電壓，并根據正負序分離計算出系統并網點正序有功電壓；將有功電壓與預設的低電壓故障判斷電壓進行比較，通過圖形近似法快速估算出減載點工作電壓，推導出故障期間光伏參考工作點位置，實現光伏輸出功率快速減載；其次利用擬合出的光伏電流?電壓曲線估算光伏短路電流，通過Lambert?W函數計算出最大功率點電壓，實現光伏輸出功率快速恢復。本發明提出的控制策略無需額外硬件設備，有較好的故障穿越能力和故障恢復效果，且經濟性較好，有助于光伏并網發電技術的推廣應用。

技術領域

本發明涉及光伏低電壓穿越控制技術，具體涉及一種基于柔性工作點追蹤的光伏低電壓穿越控制方法。

背景技術

當電網發生低電壓故障時，光伏并網系統的并網逆變器輸出能力下降，光伏輸出功率無法完全輸送到網側，由此產生的不平衡功率將對直流母線電容充電，嚴重時將導致設備損壞。因此，低電壓穿越技術(LowVoltage?Ride?Through,LVRT)對光伏并網系統的穩定運行具有重要意義。

目前國內外學者針對光伏低電壓穿越技術已開展大量研究。基于卸荷電路的低電壓穿越控制策略在光伏并網系統的直流側接入卸荷電路，消耗故障期間的不平衡功率，從而實現故障穿越。雖然該方案能夠有效穩定直流母線電壓，但需要安裝額外的硬件電路以消耗不平衡功率，因此存在功率損失和結構復雜的問題。基于儲能設備的低電壓穿越控制為最大程度利用電網故障期間的不平衡功率，避免光伏功率損失，在并網系統接入儲能設備實現電網故障期間系統的功率平衡,穩定直流母線電壓。雖然儲能設備能夠儲存電網故障期間的不平衡功率，但是其高昂的成本是該方案面臨的主要問題。

除接入額外硬件設備實現并網系統低電壓穿越外，針對光伏工作點控制的低成本低電壓穿越控制策略也受到廣泛關注。傳統基于光伏工作點控制的低電壓穿越控制算法通過對工作電壓施加小擾動，觀察功率值與一個參考功率值P_ref的絕對值差值|ΔP|，將功率絕對值減小的方向作為下一次擾動的方向，這樣最終工作點會穩定在對該參考值的絕對值差值|ΔP|最小處。而當參考值的絕對值差值|ΔP|較大時，傳統算法調節時間較長，仍可能導致母線電壓上升。此外，目前基于光伏工作點控制的低電壓穿越控制策略對于功率削減后光伏輸出功率恢復的研究較少，通常采用常規擾動觀察法追蹤最大功率點，因此故障后光伏輸出功率恢復較慢。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，提供一種基于柔性工作點追蹤的光伏低電壓穿越控制方法，能夠提升并網系統故障恢復能力，并且解決了現有光伏并網發電系統低電壓穿越控制存在的母線過電壓問題。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供一種基于柔性工作點控制的低電壓穿越控制方法，包括如下步驟：

S1：初始化信號量S，令S＝0；

S2：按照指定的周期定時獲取光伏當前輸出電壓V_pv(k)和電流值I_pv(k)，光伏逆變器交流側電壓V_abc和電流I_abc，直流母線電壓V_dc，并計算出系統并網點正序有功電壓e_d,p；

S3：將e_d,p與預設的低電壓故障判斷電壓0.9e_N進行比較：

如果e_d,p大于低電壓故障判斷電壓，則根據信號量S判斷最大功率點追蹤方式，具體為：如果S＝0，采用擾動觀察法追蹤最大功率點，返回步驟S2；如果S＝1，則通過故障快速恢復控制實現光伏輸出功率快速恢復；