光伏并網(wǎng)逆變及低電壓穿越控制策略研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)全球化深入發(fā)展，世界能源危機(jī)不斷加重，人們對(duì)于傳統(tǒng)化石能源的不合理利用使環(huán)境問題日益突出。因太陽能資源具有儲(chǔ)量的無限性、存在的普遍性、利用的清潔性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)使得太陽能發(fā)電技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。光伏裝機(jī)容量在世界各國新增裝機(jī)容量中所占比例越來越大。逆變器作為光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心，其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)的性能。而隨著光伏電站在電網(wǎng)系統(tǒng)中的滲透率越來越大，其低電壓穿越能力也開始引起人們重視成為研究熱點(diǎn)。
　　

2、本文以三相單級(jí)式并網(wǎng)逆變器為對(duì)象，深入研究了其在電網(wǎng)正常及故障運(yùn)行狀態(tài)下的控制策略，并對(duì)光伏逆變系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓故障時(shí)的低電壓穿越控制策略進(jìn)行了初步探索。
　　首先，推導(dǎo)建立了光伏電池的數(shù)學(xué)模型和簡化后的工程模型，并詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)方法的原理及實(shí)現(xiàn)流程，為解決傳統(tǒng)方法中存在的振蕩現(xiàn)象，縮短跟蹤時(shí)間提出一種恒壓法與變步長電導(dǎo)增量法相結(jié)合的方法，并通過仿真驗(yàn)證了該方法尋優(yōu)速度較傳統(tǒng)電導(dǎo)增量法提高了5倍左右，且跟蹤

3、精度也明顯改善。
　　其次，在充分了解光伏并網(wǎng)功率特性的基礎(chǔ)上，對(duì)在電網(wǎng)正常運(yùn)行狀態(tài)下以電網(wǎng)電壓矢量定向的光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。利用坐標(biāo)變換可以將交流量轉(zhuǎn)換為直流量這一優(yōu)勢(shì)，將光伏逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。本文選用電壓電流雙環(huán)控制，并給出了具體的參數(shù)計(jì)算方法。同時(shí)，詳細(xì)研究了空間電壓矢量的調(diào)制方法，通過編程實(shí)現(xiàn)SVPWM仿真模塊的創(chuàng)立。
　　再次，電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)正負(fù)序分量的精確提取至

4、關(guān)重要，本文在傳統(tǒng)軟件鎖相環(huán)的基礎(chǔ)上加入陷波器的設(shè)計(jì)，使其能夠在電網(wǎng)故障時(shí)精確定位正序分量的相角，以實(shí)現(xiàn)基于雙dq坐標(biāo)變換的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)以抑制并網(wǎng)負(fù)序電流和以抑制直流側(cè)電壓波動(dòng)為目標(biāo)的控制策略進(jìn)行深入研究。
　　最后，詳細(xì)介紹了光伏并網(wǎng)低電壓穿越技術(shù)要求，分析了逆變系統(tǒng)在電網(wǎng)故障時(shí)的動(dòng)態(tài)特性變化，并在滿足低電壓穿越技術(shù)要求的前提下提出一種基于無功電流補(bǔ)償?shù)牡碗妷捍┰娇刂撇呗?，該控制策略能夠充分利用逆變系統(tǒng)的特性不通過增加額

5、外硬件設(shè)備就能使光伏電站滿足低電壓穿越要求，并能向電網(wǎng)提供一定量的無功支撐并網(wǎng)點(diǎn)電壓。
　　本文在深入研究整個(gè)光伏并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)正常與故障狀態(tài)下的逆變控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并通過仿真結(jié)果驗(yàn)證此控制系統(tǒng)具有良好的性能后，在此仿真平臺(tái)上進(jìn)行了光伏低電壓穿越控制策略的仿真研究，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該策略能夠使光伏電站在并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)將并網(wǎng)電流限制在1.1倍的額定電流范圍以內(nèi)，并可以向電網(wǎng)輸送一定量的無功，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓