逆變型電源分布式并網(wǎng)孤島檢測與低電壓穿越控制技術研究.pdf

1、隨著世界經濟的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)能源的的日益枯竭，能源緊缺和環(huán)境污染問題成為制約社會經濟和人類可持續(xù)發(fā)展的關鍵因素，同時傳統(tǒng)集中式發(fā)電模式的局限性也逐漸暴露出來。人類希望通過開發(fā)和利用儲量豐富且無污染的太陽能、風能、核能等可再生能源實現(xiàn)對傳統(tǒng)能源結構的改善，維持人類長遠的可持續(xù)發(fā)展。在電力系統(tǒng)電力電子化新的背景下，電力電子技術已成為解決可再生能源規(guī)?；⒕W(wǎng)、和分布式電源并網(wǎng)發(fā)電的關鍵技術手段?？稍偕茉创蠖嘁苑植际诫娫吹男问讲⑷肱潆娋W(wǎng)，其中

2、又以逆變型接口的分布式電源居多。逆變型電源并網(wǎng)運行改變了電力系統(tǒng)的結構和運行方式，提高了電力系統(tǒng)的安全可靠性與靈活性。然而，隨著逆變型電源規(guī)模和滲透率的不斷提高，逆變型電源與電網(wǎng)之間的相互影響也日益顯著。作為連接逆變型電源與電網(wǎng)的接口設備，電壓型并網(wǎng)逆變器性能的優(yōu)劣直接影響著分布式發(fā)電系統(tǒng)的安全可靠性。尤其當電網(wǎng)發(fā)生停電故障或瞬時跌落故障時，并網(wǎng)逆變器應具備孤島檢測和低電壓穿越的功能。
　　本文主要以逆變型電源的電壓型三相并網(wǎng)逆變

3、器為研究對象，針對電網(wǎng)停電故障或瞬時跌落故障，對逆變型電源的孤島檢測技術和低電壓穿越技術展開了深入研究，以期提高逆變型電源并網(wǎng)運行穩(wěn)定性和安全可靠性；針對電網(wǎng)停電故障時逆變器需具備孤島檢測功能，本文對滑模頻率偏移法、有功電流擾動法和負序電流擾動法進一步提出改進措施，提高了孤島檢測速度和電能質量；針對電網(wǎng)瞬時跌落故障時逆變器需具備低電壓穿越功能，本文提出了一種實現(xiàn)正負序靈活控制的低電壓穿越方案，進一步降低有功功率震蕩帶來的負面影響。本文具

4、體研究內容如下：
　?。?）介紹了傳統(tǒng)滑模頻率偏移法的基本工作原理和斷網(wǎng)后頻率變化軌跡，分析了基于Qf×f0坐標系的孤島檢測盲區(qū)，總結出傳統(tǒng)滑模頻率偏移法孤島檢測速度隨負載品質因數(shù)的增大而迅速減慢甚至在規(guī)定時間內檢測失敗的原因，為克服傳統(tǒng)滑模頻率偏移法檢測性能受負載品質因數(shù)影響的缺陷，提出了一種基于拋物線型偏移曲線的孤島檢測新方法，并對偏移曲線參數(shù)進行優(yōu)化設計，在保持傳統(tǒng)滑模頻率偏移法優(yōu)點的基礎上，使孤島檢測速度不受負載品質因數(shù)的

5、影響，大大提高了孤島檢測速度，即使在最惡劣運行情況下依然能快速的檢測到孤島狀態(tài)。
　?。?）介紹了基于恒值和周期性有功電流擾動法的基本原理，分析了兩種方法在檢測盲區(qū)和對電能質量影響方面的缺陷，推導了孤島發(fā)生后能觸發(fā)孤島保護的最小有功擾動電流和PCC電壓幅值的關系，提出了一種能夠根據(jù)PCC電壓幅值自適應地加入所需有功擾動電流大小的自適應有功電流擾動法，在消除檢測盲區(qū)的同時最大程度地減少注入的有功擾動電流，降低有功電流擾動對電能質量帶

6、來的負面影響。
　?。?）介紹了帶不平衡度正反饋的負序電流擾動法的基本工作原理，給出了孤島檢測成功的必要條件，總結了帶不平衡度線性正反饋法在實際電網(wǎng)電壓不平衡度存在正常波動時降低并網(wǎng)電流對稱性的根本原因，為了對并網(wǎng)電流不平衡度進行定量限制，提出了一種帶不平衡度非線性正反饋的負序電流擾動法，非線性正反饋函數(shù)的引入能夠更少注入負序電流，在電網(wǎng)電壓存在波動時能夠將并網(wǎng)電流的不平衡度進行定量限制，顯著降低負序電流注入對并網(wǎng)電流對稱性的影響

7、。
　　（4）分析了電網(wǎng)瞬時跌落故障時的三相電壓矢量，研究了不平衡電網(wǎng)電壓情況下基于雙二階廣義積分器鎖頻環(huán)的正負序分離方法，分析了電網(wǎng)故障條件下功率控制結構、控制目標以及五種功率控制策略中參考電流指令，提出了一種能夠實現(xiàn)功率和電流質量靈活協(xié)調的控制策略；分析了公共耦合點電壓抬升原理，研究了傳統(tǒng)靈活正負序電壓支撐控制策略，針對靈活正負序電壓支撐策略有功功率震蕩問題，提出了一種有效降低有功震蕩分量的正負序補償控制，在此基礎上分析了電網(wǎng)