一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法及系統(tǒng)與流程
1.本發(fā)明屬于光伏發(fā)電
技術領域：
：，具體涉及一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法及系統(tǒng)。
背景技術：
：：2.隨著新能源光伏滲透率的不斷提高，帶來電網(wǎng)強度的不斷降低，強電網(wǎng)弱化為時變的弱電網(wǎng)情況日益嚴重。3.當電網(wǎng)較弱時，有功電流的增加會引起端電壓的下降；傳統(tǒng)的光伏逆變器通常采用無功功率環(huán)，無功功率通常為零，不會自動補償無功電流，這樣就會使有功功率呈現(xiàn)先增大后減小，功率失衡，導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定；針對弱電網(wǎng)，有的產(chǎn)品會通過上層調(diào)度進行無功調(diào)度，補償有功電流導致的電壓降；當電網(wǎng)出現(xiàn)低壓穿越故障時，通常的做法是去掉功率外環(huán)，只保留電流環(huán)，無功電流指令設定由故障穿越公式給出；等到電網(wǎng)故障清除時，再切回到功率環(huán)控制方法，這種方法在控制環(huán)切換的過程中還有可能會出現(xiàn)電流沖擊，導致光伏逆變器發(fā)生過流保護而關斷，而且其過程繁瑣，控制復雜。技術實現(xiàn)要素：4.本發(fā)明提供了一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法及系統(tǒng)，以解決目前并網(wǎng)運行與低穿運行控制環(huán)切換存在的問題。5.為達到上述目的，本發(fā)明所述一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法，包括以下步驟：6.步驟1、將額定交流母線電壓給定值與實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓求差值，該差值經(jīng)過電壓pi控制器，得到第一無功電流給定；7.步驟2、將第一無功電流給定與無功電流前饋求和，得到總無功電流給定，總無功電流給定經(jīng)過總無功電流給定限幅，得到電流內(nèi)環(huán)的無功電流總設定值；8.步驟3、將無功電流總設定值與逆變器并網(wǎng)電流的q軸分量電流做差，所述差值經(jīng)過電流pi調(diào)節(jié)器，得到控制電壓q軸分量；9.步驟4、利用逆變器的鎖相角，將控制電壓q軸分量進行派克反變換，得到調(diào)制信號，用調(diào)制型生成觸發(fā)脈沖并輸出給逆變器的igbt單元進行控制。10.進一步的，步驟2中，無功電流前饋和總無功電流給定限幅的計算流程為：11.s1、設無功電流前饋為0；無功電流給定限幅為逆變器額定電流；12.s2、判斷usp《lvrt_in是否成立，其中，usp為實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓，lvrt_in為低穿進入設定閾值：13.若usp《lvrt_in不成立，無功電流前饋和無功電流給定限幅保持不變；14.當若usp《lvrt_in成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；15.s3、判斷usp》lvrt_out是否成立:16.若usp》lvrt_out不成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；17.當usp》lvrt_out成立時，總無功電流給定限幅為逆變器額定電流，lvrt_out為低穿退出設定閾值。18.進一步的，s2中，無功電流前饋iq2*的計算公式為：iq2*＝ξ*in，其中，in為逆變器額定電流，ξ為補償系數(shù)。19.進一步的，s2中，總無功電流給定限幅iq*_limit的計算公式為：iq*_limit＝1.5*(0.9-usp)*in，in為逆變器額定電流。20.進一步的，s3中，當usp》lvrt_out成立，且持續(xù)時間》低穿退出狀態(tài)保持時間時，總無功電流給定限幅為in，lvrt_out為低穿退出設定閾值。21.一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制系統(tǒng)，包括：22.采集模塊，用于采集實測變量值，并將采集的實測變量值傳遞至處理模塊和顯示模塊；所述實測變量值包括實測的交流母線電壓、實測的逆變器并網(wǎng)電流；23.處理模塊，用于根據(jù)實測變量值生成觸發(fā)脈沖并輸出給逆變器的igbt單元，控制逆變器的運行狀態(tài)。24.進一步的，處理模塊包括：25.初始化模塊，用于將無功電流前饋設為0；無功電流給定限幅設置為逆變器額定電流；26.第一判斷模塊，用于判斷usp《lvrt_in是否成立，其中，usp為實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓，lvrt_in為低穿進入設定閾值：27.若usp《lvrt_in不成立，無功電流前饋和無功電流給定限幅保持不變；28.當若usp《lvrt_in成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；29.第二判斷模塊：用于判斷usp》lvrt_out是否成立:30.若usp》lvrt_out不成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；31.當usp》lvrt_out成立時，總無功電流給定限幅為in，lvrt_out為低穿退出設定閾值。32.一種計算機設備，包括電連接的存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)上述的弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法的步驟。33.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法的步驟。34.與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明至少具有以下有益的技術效果：35.本發(fā)明所述的技術方案，當并網(wǎng)運行時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)控制，對交流母線電壓進行調(diào)節(jié)，實時補償有功電流導致的電壓降；當出現(xiàn)低穿故障時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)+無功電流前饋控制；電網(wǎng)電壓環(huán)用于支撐電網(wǎng)電壓跌落需要的無功電流；無功電流前饋給定用于補償?shù)痛o功電流響應速度；總無功電流是否滿足低穿標準通過總無功電流給定限幅來實現(xiàn)。低壓穿越退出時，總無功電流的給定限幅隨著電壓的恢復逐漸減小；等待穩(wěn)定后，總無功電流給定限幅為逆變器額定電流。本發(fā)明所述的技術方案，當并網(wǎng)運行時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)控制，解決了弱網(wǎng)下逆變器并網(wǎng)運行有功電流引起的電壓降問題，不依賴于上層調(diào)度；將并網(wǎng)運行與低電壓穿越控制進行統(tǒng)一，無論是在并網(wǎng)運行下，還是低壓穿越時，采用同一套控制策略，不存在進行控制環(huán)的切換，節(jié)約了控制器資源，控制算法簡潔，易于實現(xiàn)。低壓穿越時，電流沖擊更小，電流更加平穩(wěn)，不容易引發(fā)逆變器的過流保護，保證光伏逆變器持續(xù)運行。36.進一步的，低穿狀態(tài)下，根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化對無功電流給定進行實時限幅，隨著電壓的恢復，總無功電流給定限幅逐漸減小，不用擔心因電壓過高，導致進入高穿。37.進一步的，低穿退出時預留設定的時間，保證交流電壓pi控制恢復到正常狀態(tài)，再轉(zhuǎn)到并網(wǎng)運行狀態(tài)，實現(xiàn)控制狀態(tài)的無沖擊。附圖說明38.圖1為本發(fā)明實施例所述弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制方法的實現(xiàn)框圖；39.圖2為本發(fā)明實施例所述弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制方法的流程框圖；40.圖3為三相電網(wǎng)電壓波形圖；41.圖4為三相并網(wǎng)電流波形圖；42.圖5為并網(wǎng)電流q軸分量圖；43.圖6為本發(fā)明提供的弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制系統(tǒng)示意圖；44.圖7為本發(fā)明提供的計算機設備的結(jié)構示意圖。具體實施方式45.為了使本發(fā)明的目的和技術方案更加清晰和便于理解。以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明。46.在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。47.實施例148.如圖1和圖2所示，本發(fā)明弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制方法，控制過程為：49.當并網(wǎng)運行時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)控制，用于對交流母線電壓進行調(diào)節(jié)，實時補償有功電流導致的電壓降；無功電流前饋iq2*為零，總無功電流給定限幅iq*_limit為逆變器額定電流。50.當出現(xiàn)低壓穿越故障時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)+無功電流前饋控制；電網(wǎng)電壓環(huán)用于支撐電網(wǎng)電壓跌落需要的無功電流；無功電流前饋iq2*用于補償?shù)痛o功電流響應速度；通過總無功電流給定限幅iq*_limit使總無功電流滿足低穿標準。51.低壓穿越退出時，采用電網(wǎng)電壓環(huán)控制控制，總無功電流給定限幅iq*_limit由隨著電壓的恢復，逐漸減??；等待穩(wěn)定后，無功電流前饋iq2*為零，總無功電流給定限幅iq*_limit為逆變器額定電流。52.參照圖1，一種弱網(wǎng)下光伏逆變器低電壓穿越控制方法，包括以下步驟：53.步驟1、將額定交流母線電壓給定值un與實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓usp求差值，該差值經(jīng)過電壓pi控制器，得到第一無功電流給定iq1*；54.步驟2、將第一無功電流給定iq1*與無功電流前饋iq2*求和，得到總無功電流給定iq*，總無功電流給定iq*經(jīng)過總無功電流給定限幅iq*_limit得到電流內(nèi)環(huán)的無功電流總設定值；55.步驟3、將無功電流總設定值與逆變器并網(wǎng)電流的q軸分量電流ilq做差，差值經(jīng)過電流pi調(diào)節(jié)器，得到控制電壓q軸分量；56.步驟4、利用逆變器的鎖相角θpcc，將控制電壓q軸分量進行派克反變換，得到調(diào)制信號，調(diào)制型號經(jīng)過調(diào)制模塊svpwm生成觸發(fā)脈沖pwm信號并輸出給逆變器的igbt單元進行控制。57.運行狀態(tài)檢測流程如圖2所示，包括以下步驟：58.s1、初始狀態(tài)為并網(wǎng)運行狀態(tài)，此時無功電流前饋iq2*＝0；無功電流給定限幅iq*_limit＝in，in為逆變器額定電流；59.s2、判斷usp《lvrt_in是否成立，usp為實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓，lvrt_in為低穿進入設定閾值：60.若usp《lvrt_in不成立，無功電流前饋iq2*和無功電流給定限幅iq*_limit保持不變；61.若usp《lvrt_in成立，判定為進入低穿運行狀態(tài)，此時，iq2*＝ξ*in，總無功電流給定限幅iq*_limit的計算公式為：iq*_limit＝1.5*(0.9-usp)*in，ξ為補償系數(shù)，0＜ξ＜1；62.s3、判斷usp》lvrt_out是否成立:63.若usp》lvrt_out不成立，iq2*＝ξ*in，iq*_limit＝1.5*(0.9-usp)*in；in為逆變器額定電流。64.當usp》lvrt_out成立，且持續(xù)時間》time_stable時，總無功電流給定限幅為in，lvrt_out為低穿退出設定閾值，time_stable為低穿退出狀態(tài)保持時間，可以事先設置，根據(jù)經(jīng)驗或者根據(jù)運行情況計算，用于保證交流電壓pi控制恢復到正常狀態(tài)，再轉(zhuǎn)到并網(wǎng)運行狀態(tài)。65.當電網(wǎng)電壓從故障狀態(tài)恢復到正常運行狀態(tài)時，從iq*_limit計算公式可以看出，此限幅為動態(tài)限幅，根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化對無功電流給定進行實時限幅，隨著電壓的恢復，iq*_limit變得越來越小，不用擔心當電網(wǎng)電壓恢復時因iq2*還處于一個較高水平，導致進入高穿；隨著電網(wǎng)電壓的恢復及iq*_limit對電壓外環(huán)pi調(diào)節(jié)器的限制，加快了電壓pi控制器的恢復；同時設置了低穿退出狀態(tài)保持時間，留有充足的時間保證電壓pi控制器恢復穩(wěn)定，不存在控制器的切換。66.為了驗證此控制策略的有效性，進行如下仿真：光伏逆變器滿功率(額定功率250kw)運行，短路比scr＝1.5，三相對稱跌落，跌落深度為50％，圖3、圖4、圖5分別三相電網(wǎng)電壓波形、三相電網(wǎng)電流波形、無功電流q軸分量，從仿真波形可以看出當發(fā)生三相對稱跌落時，整個跌落期間，電壓電流平穩(wěn)，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。67.實施例268.參照圖6，一種弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制系統(tǒng)，包括采集模塊、處理模塊和顯示模塊。69.采集模塊，用于采集實測變量值，并將采集的實測變量值傳遞至處理模塊和顯示模塊；實測變量值包括實測的交流母線電壓、實測的逆變器并網(wǎng)電流；70.處理模塊，用于根據(jù)實測變量值生成觸發(fā)脈沖并輸出給逆變器的igbt單元，以控制逆變器的運行狀態(tài)，并將逆變器的運行狀態(tài)傳遞至顯示模塊；71.顯示模塊，用于顯示實測變量值和逆變器的運行狀態(tài)。72.進一步的，處理模塊包括：73.初始化模塊，用于將無功電流前饋設為0；無功電流給定限幅設置為逆變器額定電流；74.第一判斷模塊，用于判斷usp《lvrt_in是否成立，其中，usp為實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓，lvrt_in為低穿進入設定閾值：75.若usp《lvrt_in不成立，無功電流前饋和無功電流給定限幅保持不變；76.當若usp《lvrt_in成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；77.第二判斷模塊：用于判斷usp》lvrt_out是否成立:78.若usp》lvrt_out不成立，根據(jù)額定電流計算無功電流前饋；根據(jù)實測的交流母線電壓經(jīng)過正負序分離得到的正序電壓和額定電流計算總無功電流給定限幅；79.當usp》lvrt_out成立時，總無功電流給定限幅為in，lvrt_out為低穿退出設定閾值。80.實施例381.本發(fā)明提供的一種計算機設備，如圖7所示，包括電連接的存儲器和處理器，其中，存儲器上存儲有可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時，實現(xiàn)上述的弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制方法的步驟，例如圖1所示的步驟。82.所述計算機程序可以被分割成一個或多個模塊/單元，所述一個或者多個模塊/單元被存儲在所述存儲器中，并由所述處理器執(zhí)行，以完成本發(fā)明。83.所述處理器可以是中央處理單元(centralprocessingunit，cpu)，還可以是其他通用處理器、數(shù)字信號處理器(digitalsignalprocessor，dsp)、專用集成電路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、現(xiàn)成可編程門陣列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件等。84.所述存儲器可用于存儲所述計算機程序和/或模塊，所述處理器通過運行或執(zhí)行存儲在所述存儲器內(nèi)的計算機程序和/或模塊，以及調(diào)用存儲在存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)所述弱網(wǎng)下低電壓穿越無功電流控制裝置/終端設備的各種功能。85.另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。86.所述功能如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用時，可以存儲在一個處理器可執(zhí)行的非易失的計算機可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：u盤、移動硬盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。87.以上內(nèi)容僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明權利要求書的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12當前第1頁12
