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《光伏并網(wǎng)逆變器零電壓穿越技術(shù)研究.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、光伏并網(wǎng)逆變器零電壓穿越技術(shù)研究媒體：《控制與傳動(dòng)》發(fā)布時(shí)間：2014-1-2113:40:271引言隨著傳統(tǒng)能源資源的不斷枯竭，新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏發(fā)電系統(tǒng)已成為電力能源中的重要組成部分。隨著光伏發(fā)電穿透功率的增加，將對(duì)電網(wǎng)的安穩(wěn)性帶來新的挑戰(zhàn)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，如果大容量的光伏發(fā)電單元不能維持電網(wǎng)的電壓和頻率，這對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成很大的影響。具有波動(dòng)性特點(diǎn)電站大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，如果其不具備低電壓穿越能力(LowVoltageRide-Through，LVRT)，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的隱患，故L
2、VRT能力顯得尤為重要。低電壓穿越（LVRT），是指當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，支持電網(wǎng)故障恢復(fù)直到電壓達(dá)到正常水平，從而穿越低電壓這個(gè)區(qū)域。在國內(nèi)外風(fēng)電系統(tǒng)中，已經(jīng)相應(yīng)制定了新的電網(wǎng)運(yùn)行準(zhǔn)則，規(guī)定了風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行條件中必須具有低電壓穿越能力。國內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)中，已經(jīng)制定了相關(guān)準(zhǔn)則對(duì)低電壓穿越能力提出要求。國網(wǎng)電力科學(xué)研究院率先展開了低電壓穿越和相關(guān)檢測裝置的研究和標(biāo)準(zhǔn)制定工作。并在低電壓穿越基礎(chǔ)上根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際要求提出了零電壓穿越能力光伏逆變器入網(wǎng)要求。本文在介紹低電壓穿越控制
3、基礎(chǔ)上分析零電壓穿越相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，展開了零電壓穿越試驗(yàn)的控制研究工作，給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形。2技術(shù)要求根據(jù)《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》GB/T19964-2012標(biāo)準(zhǔn)要求，當(dāng)電力系統(tǒng)事故或擾動(dòng)引起光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時(shí)，在一定的電壓跌落范圍內(nèi)和時(shí)間間隔內(nèi)，光伏發(fā)電站能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。圖1為光伏發(fā)電站應(yīng)滿足的低電壓穿越要求（1）光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至0時(shí)，光伏發(fā)電站應(yīng)能不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行0.15s；（2）光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至曲線1以下時(shí)，光伏發(fā)電話可以從電網(wǎng)切出。圖1光伏發(fā)電站的零電壓穿越能力要求3動(dòng)
4、態(tài)無功支撐能力電力系統(tǒng)發(fā)生不同類型故障時(shí)，若光伏發(fā)電站并網(wǎng)點(diǎn)考核電壓全部在圖1中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)光伏發(fā)電站應(yīng)保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；否則，允許光伏發(fā)電站切出。針對(duì)不同故障類型的考核電壓如表1所示。表1光伏發(fā)電站低電壓穿越考核電壓故障類型考核電壓三相短路故障并網(wǎng)點(diǎn)線電壓兩相短路故障并網(wǎng)點(diǎn)線電壓單相短路故障并網(wǎng)點(diǎn)相電壓對(duì)于通過220kV（或330kV）光伏發(fā)電匯集系統(tǒng)升至500kV（或700kV）電壓等級(jí)接入電網(wǎng)的光伏發(fā)電站群中的光伏發(fā)電站，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障引起電壓跌落時(shí)，光伏發(fā)電站注入電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功電流應(yīng)滿足以下要
5、求：（1）自并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時(shí)刻起，動(dòng)態(tài)無功電流的響應(yīng)時(shí)間不大于30ms。（2）自動(dòng)態(tài)無功電流響應(yīng)起直到電壓恢復(fù)至0.9pu期間，光伏發(fā)電站注入電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無功電流IT應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓變化，并應(yīng)滿足：4鎖相環(huán)處理傳統(tǒng)三相鎖相環(huán)一般由鑒相器、環(huán)路濾波器和振蕩器構(gòu)成。傳統(tǒng)三相鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2傳統(tǒng)三相鎖相環(huán)原理首先通過坐標(biāo)變換將三相電壓轉(zhuǎn)換到dq坐標(biāo)系下，為使d軸分量與電壓矢量完全同相，設(shè)定q軸電壓參考值Uq_ref=0，將q軸電壓偏差值Uq_err作為鑒相器輸出的角度偏差。經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出得到頻率，再經(jīng)一個(gè)積分
6、環(huán)節(jié)得到角度值。當(dāng)電網(wǎng)電壓中只存在正序基波分量時(shí)，其dq坐標(biāo)系下的穩(wěn)態(tài)值為直流量，通過控制q軸分量為零可以實(shí)現(xiàn)相位頻率鎖定。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)不平衡故障時(shí)，電網(wǎng)電壓中除正序分量外，還存在負(fù)序和零序分量。對(duì)于三相無中線系統(tǒng)，一般不考慮零序電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)電網(wǎng)電壓可以表示為:式中，u+、u-分別表示正序負(fù)序電壓幅值，θ0-表示負(fù)序電壓相對(duì)于正序電壓初始相角。經(jīng)3/2變換后，得到αβ靜止坐標(biāo)系下電壓表達(dá)式為:電網(wǎng)電壓的正序和負(fù)序分量可以在αβ靜止坐標(biāo)系下表示為:通過dq變換轉(zhuǎn)換到同步坐標(biāo)系下可得通過上面公式可以得到當(dāng)鎖相環(huán)正常工作時(shí)，wt≈
7、θ，因此上式可以表示為:由上式可以看出，在正序同步坐標(biāo)系下，正序電壓分量轉(zhuǎn)化為直流分量，負(fù)序分量轉(zhuǎn)化為兩倍電網(wǎng)頻率的分量。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的PI調(diào)節(jié)器只能對(duì)直流量進(jìn)行無靜差的控制，因此負(fù)序電壓分量會(huì)對(duì)鎖相環(huán)的輸出帶來很大的擾動(dòng)。針對(duì)傳統(tǒng)的三相電網(wǎng)相角檢測方法在電網(wǎng)波動(dòng)及故障情況下的不足，本文提出了一種新型的數(shù)字鎖相環(huán)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3改進(jìn)的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)為消除電網(wǎng)電壓不平衡帶來的擾動(dòng)，這里采用移相控制器來消除兩倍電網(wǎng)頻率的擾動(dòng)。移相控制器的基本原理可以表示為由上式可以看出，兩倍電網(wǎng)頻率的擾動(dòng)可以通過延遲1/4電網(wǎng)周期后相加消除。
8、在控制系統(tǒng)中，移相控制器必須表示為離散形式，其離散結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4移相控制離散結(jié)構(gòu)圖4中，N為一個(gè)電網(wǎng)周期內(nèi)的采樣次數(shù)。經(jīng)過移相控制器后，所提出鎖相環(huán)輸出的正序分量為在電網(wǎng)不平衡情況下，同樣需要準(zhǔn)確獲取電網(wǎng)電壓負(fù)序分量的幅值和相位信息。負(fù)序分量在負(fù)序同步坐標(biāo)系下獲得。電網(wǎng)電壓的正序負(fù)序分量及正序負(fù)序
