專利名稱：光伏逆變器的低電壓穿越lvrt控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，其核心器件之一為光伏逆變器，光伏逆變器的主要作用為將光伏電站中的太陽能電池板發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，然后將該交流電并入電網(wǎng)中。在通過光伏逆變器將光伏發(fā)電并入現(xiàn)有的電網(wǎng)后，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓跌落
時(shí)，如果光伏電站也立即切除，則將引起整個(gè)供電系統(tǒng)劇烈變化，導(dǎo)致大面積停電；所以，此時(shí)光伏電站不應(yīng)該立即從電網(wǎng)中脫離。低電壓穿越(LVRT,Low Voltage Ride Through)即指當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生此類故障而導(dǎo)致電壓跌落時(shí)，光伏電站仍然能夠保持并網(wǎng)，支撐電網(wǎng)故障恢復(fù)，從而穿越電網(wǎng)的低電壓時(shí)間段，避免電網(wǎng)故障的擴(kuò)大化，提高電網(wǎng)供電的可靠性。但是，目前，對(duì)于低電壓穿越的控制系統(tǒng)具有以下缺陷(I)在電網(wǎng)發(fā)生故障導(dǎo)致電壓跌落時(shí)，控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢；(2)當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，控制系統(tǒng)無法控制光伏逆變器均流穩(wěn)定輸出并網(wǎng)電流。由此導(dǎo)致在電網(wǎng)發(fā)生該類故障時(shí)造成的損失較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)及方法，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并且，能夠保證光伏逆變器均流穩(wěn)定輸出并網(wǎng)電流，從而降低了電網(wǎng)發(fā)生該類故障時(shí)造成的損失，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供一種光伏逆變器的低電壓LVRT穿越控制系統(tǒng)，包括太陽能電池板、光伏逆變器、電網(wǎng)和控制器；所述太陽能電池板、所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)順次連接；所述控制器分別與所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)連接。優(yōu)選的，所述光伏逆變器包括串聯(lián)的三相逆變電路、濾波電路及變壓電路；和/或所述控制器為DSP控制器。本發(fā)明提供一種應(yīng)用上述系統(tǒng)的方法，包括以下步驟SI，所述控制器采集所述光伏逆變器的當(dāng)前并網(wǎng)三相線電壓uab、Ubc和Uea，經(jīng)正序鎖相控制環(huán)的處理，得到正序相位角；S2，所述控制器采集所述光伏逆變器的當(dāng)前并網(wǎng)三相電流ia、ib和i。，并結(jié)合SI得
到的正序相位角，基于PARK及CLARK變換原理，將三相靜止坐標(biāo)系abc轉(zhuǎn)換為兩相靜
止坐標(biāo)系a 0，再將所述兩相靜止坐標(biāo)系a ^轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq，計(jì)算得到d軸電流id和q軸電流iq ;
S3，所述控制器采集所述光伏逆變器的直流側(cè)電壓ud。，經(jīng)電壓控制環(huán)的處理，所述控制器輸出作為電流控制環(huán)d軸給定id—；S4，所述控制器將S2得到的id和S3得到的id 之差輸出給所述電流控制環(huán)，輸出d軸電壓um d ;所述控制器設(shè)置為純有功功率輸出，無功電流給定= 0，與之差值輸出給所述電流控制環(huán)，輸出q軸電壓Um q;S5，所述控制器進(jìn)行坐標(biāo)系逆變變換，即將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系a P，再將兩相靜止坐標(biāo)系a ^轉(zhuǎn)換為三相靜止坐標(biāo)系abc，將Um d和Um q轉(zhuǎn)換得到三相控制電壓um a、Um b和Um。；然后采用SVPWM空間矢量脈寬調(diào)制得到三相調(diào)制波PWM，輸出至所述光伏逆變器的管子模塊IGBT。優(yōu)選的，SI中，所述正序鎖相控制環(huán)的處理過程具體為 uab, Ubc和Uea經(jīng)過正序提取得到電壓正序a ^ +的角頻率,再經(jīng)積分器$得
到正序電壓相位角0￡_%系統(tǒng)正序相位角0_+與6^_+之差即為電壓電流相位差A(yù) 0，
然后給定相位差A(yù) 0%為0，將A 0Mf與A 0之差經(jīng)比例積分控制器Gpi (S)，輸出作為系統(tǒng)補(bǔ)償頻率fm，fffl再與當(dāng)前電網(wǎng)頻率fo作加法運(yùn)算，得到系統(tǒng)需要輸出的電流頻率fi，fi經(jīng)
積分器得到系統(tǒng)運(yùn)行的正序相位角。優(yōu)選的，S3中，所述電壓控制環(huán)的處理過程具體為所述控制器經(jīng)MPPT最大功率跟蹤模塊，輸出電壓給定Ude %，Udc ref與Ude之差，經(jīng)電壓環(huán)控制器Dv(S)后輸出作為有功功率d軸電流im d，再經(jīng)過2次陷波濾波器Gn。,A(S)輸出作為d軸電流給定id Mf，id Mf與d軸電流反饋id之差，經(jīng)電流環(huán)控制器Di(S),輸出為系
統(tǒng)d軸電壓Um d，經(jīng)硬件電感模塊輸出d軸電流id，再經(jīng)低頻等效為電容側(cè)id。，經(jīng)硬 —sL + r
K
件電容模塊輸出ud。。sC優(yōu)選的，S4中，所述電流控制環(huán)的處理過程具體為電流給定id %和i, M相乘后經(jīng)采樣反饋系數(shù)Kfb，輸出值與電流反饋AD值idqJb
I
ad之差，經(jīng)過比例積分Pi控制器Di(S) = Kj+」后，輸出值再縮小^，輸出作為控制
1p SKft>
器輸出的dq軸電壓um—dq，然后作預(yù)測后的正負(fù)序電圧—cj前饋補(bǔ)償，及電流idq解耦《 LIdq fb補(bǔ)償，輸出值經(jīng)數(shù)字化控制器延遲環(huán)節(jié)Gd(S) = e_sT后，其輸出值再經(jīng)過線性補(bǔ)償[^^后，輸出至硬件電路的硬件放大系數(shù)Kpwm后與dq軸電流耦合值COLIdq作差，得到
I
的差值再與電網(wǎng)正負(fù)序電壓￡ E作差，得到的差值經(jīng)過硬件電感模塊-后輸出
dq+ dq—sL + F
電感d軸電流id和電感q軸電流iq ；id和iq等效至實(shí)際三相電流iab。，在采樣回路，經(jīng)硬件
I
RC濾波電路G/l7/w.O)=-，輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換AD采樣，得到數(shù)字化的電流AD值idq
sRC +1，其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換AD采樣的放大倍數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能電池板、光伏逆變器、電網(wǎng)和控制器；所述太陽能電池板、所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)順次連接；所述控制器分別與所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏逆變器包括串聯(lián)的三相逆變電路、濾波電路及變壓電路；和/或所述控制器為DSP控制器。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 SI，所述控制器采集所述光伏逆變器的當(dāng)前并網(wǎng)三相線電壓Uab、Ubc和Uea，經(jīng)正序鎖相控制環(huán)的處理，得到正序相位角; S2，所述控制器采集所述光伏逆變器的當(dāng)前并網(wǎng)三相電流ia、ib和i。，并結(jié)合SI得到的 正序相位角,基于PARK及CLARK變換原理，將三相靜止坐標(biāo)系abc轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系a 0，再將所述兩相靜止坐標(biāo)系a ^轉(zhuǎn)換為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq，計(jì)算得到d軸電流id和q軸電流iq; S3，所述控制器采集所述光伏逆變器的直流側(cè)電壓ud。，經(jīng)電壓控制環(huán)的處理，所述控制器輸出作為電流控制環(huán)d軸給定id—； S4，所述控制器將S2得到的id和S3得到的id M之差輸出給所述電流控制環(huán)，輸出d軸電壓Um d ;所述控制器設(shè)置為純有功功率輸出，無功電流給定= O，與之差值輸出給所述電流控制環(huán)，輸出q軸電壓Um ,； S5，所述控制器進(jìn)行坐標(biāo)系逆變變換，即將兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq轉(zhuǎn)換為兩相靜止坐標(biāo)系a 3，再將兩相靜止坐標(biāo)系a ^轉(zhuǎn)換為三相靜止坐標(biāo)系abc，將Um d和Um q轉(zhuǎn)換得到三相控制電壓um a、Um b和Um。；然后采用SVPWM空間矢量脈寬調(diào)制得到三相調(diào)制波PWM，輸出至所述光伏逆變器的管子模塊IGBT。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，SI中，所述正序鎖相控制環(huán)的處理過程具體為 uab、Ubc和Uea經(jīng)過正序提取得到正序電壓a ^ +的角頻率，再經(jīng)積分器I得到正 aPS序電壓相位角+,系統(tǒng)正序相位角#與<9 +之差即為電壓電流相位差A(yù) 0，然后給 ^afi ，ap t^ap定相位差A(yù) 0 為O，將A 0 %與A 0之差經(jīng)比例積分控制器Gpi (S)，輸出作為系統(tǒng)補(bǔ)償頻率4，fffl再與當(dāng)前電網(wǎng)頻率&作加法運(yùn)算，得到系統(tǒng)需要輸出的電流頻率fi，fi經(jīng)積分器得到系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)正序相位角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，S3中，所述電壓控制環(huán)的處理過程具體為 所述控制器經(jīng)MPPT最大功率跟蹤模塊，輸出電壓給定Ude ref，Udc ref與Ude之差，經(jīng)電壓環(huán)控制器Dv(S)后輸出作為有功功率d軸電流im d，再經(jīng)過2次陷波濾波器Gtoth(S)輸出作為d軸電流給定id Mf，id_ref與d軸電流反饋id之差，經(jīng)電流環(huán)控制器Di (s)，輸出為系統(tǒng)d軸電壓Umd，經(jīng)硬件電感模塊1/SL+r輸出d軸電流id，再經(jīng)低頻等效為電容側(cè)id。，經(jīng)硬件電 容模塊Km,v./sC輸出Udc。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，S4中，所述電流控制環(huán)的處理過程具體為電流給定id—REF和iq—REF相乘后經(jīng)采樣反饋系數(shù)Kfb,輸出值與電流反饋AD值idq_fb—ad之 差,經(jīng)過比例積分Pi控制器
全文摘要
本發(fā)明提供一種光伏逆變器的低電壓穿越LVRT控制系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括太陽能電池板、光伏逆變器、電網(wǎng)和控制器；所述太陽能電池板、所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)順次連接；所述控制器分別與所述光伏逆變器和所述電網(wǎng)連接。所述系統(tǒng)及方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障而導(dǎo)致電網(wǎng)電壓平衡跌落時(shí)，具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并且，能夠保證光伏逆變器三相均流穩(wěn)定輸出并網(wǎng)電流；2)不平衡電壓跌落時(shí)，控制系統(tǒng)能夠消除電網(wǎng)正負(fù)序電壓影響，只輸出正序電流分量，保證三相電流均流且具有較低的諧波分量；從而降低了電網(wǎng)發(fā)生該類故障時(shí)造成的損失，提高了電網(wǎng)供電的可靠性。另外，系統(tǒng)支持不平衡電網(wǎng)的特殊情況，保證正常三相均流穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102751741SQ20121024301
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月13日
發(fā)明者劉紅, 姜碧光, 寧華宏 申請(qǐng)人:浙江埃菲生能源科技有限公司