[发明专利]光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法。

背景技术

在太阳能并网发电系统中，其核心器件之一为光伏逆变器，光伏逆变器的主要作用为：将光伏电站中的太阳能电池板发出的直流电转化为交流电，然后将该交流电并入电网中。

在通过光伏逆变器将光伏发电并入现有的电网后，当电网发生故障导致电压跌落时，如果光伏电站也立即切除，则将引起整个供电系统剧烈变化，导致大面积停电；所以，此时光伏电站不应该立即从电网中脱离。低电压穿越(LVRT，Low Voltage Ride Through)即指：当电网发生此类故障而导致电压跌落时，光伏电站仍然能够保持并网，支撑电网故障恢复，从而穿越电网的低电压时间段，避免电网故障的扩大化，提高电网供电的可靠性。

但是，目前，对于低电压穿越的控制系统具有以下缺陷：(1)在电网发生故障导致电压跌落时，控制系统的动态响应较慢；(2)当电网电压跌落时，控制系统无法控制光伏逆变器均流稳定输出并网电流。由此导致在电网发生该类故障时造成的损失较大的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法，当电网发生故障而导致电网电压跌落时，具有良好的动态响应，并且，能够保证光伏逆变器均流稳定输出并网电流，从而降低了电网发生该类故障时造成的损失，提高了电网供电的可靠性。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种光伏逆变器的低电压LVRT穿越控制系统，包括太阳能电池板、光伏逆变器、电网和控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所述电网顺次连接；所述控制器分别与所述光伏逆变器和所述电网连接。

优选的，所述光伏逆变器包括串联的三相逆变电路、滤波电路及变压电路；和/或所述控制器为DSP控制器。

本发明提供一种应用上述系统的方法，包括以下步骤：

S1，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相线电压u_ab、u_bc和u_ca，经正序锁相控制环的处理，得到正序相位角

S2，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相电流i_a、i_b和i_c，并结合S1得到的正序相位角基于PARK及CLARK变换原理，将三相静止坐标系abc转换为两相静止坐标系αβ，再将所述两相静止坐标系αβ转换为两相旋转坐标系dq，计算得到d轴电流i_d和q轴电流i_q；

S3，所述控制器采集所述光伏逆变器的直流侧电压u_dc，经电压控制环的处理，所述控制器输出作为电流控制环d轴给定i_{d_ref}；

S4，所述控制器将S2得到的i_d和S3得到的i_{d_ref}之差输出给所述电流控制环，输出d轴电压u_{m_d}；所述控制器设置为纯有功功率输出，无功电流给定i_{q_ref}＝0，与i_q之差值输出给所述电流控制环，输出q轴电压u_{m_q}；

S5，所述控制器进行坐标系逆变变换，即将两相旋转坐标系dq转换为两相静止坐标系αβ，再将两相静止坐标系αβ转换为三相静止坐标系abc，将u_{m_d}和u_{m_q}转换得到三相控制电压u_{m_a}、u_{m_b}和u_{m_c}；然后采用SVPWM空间矢量脉宽调制得到三相调制波PWM，输出至所述光伏逆变器的管子模块IGBT。

优选的，S1中，所述正序锁相控制环的处理过程具体为：

u_ab、u_bc和u_ca经过正序提取得到电压正序αβ⁺的角频率再经积分器得到正序电压相位角系统正序相位角与之差即为电压电流相位差Δθ，然后给定相位差Δθ_ref为0，将Δθ_ref与Δθ之差经比例积分控制器G_pi(s)，输出作为系统补偿频率f_m，f_m再与当前电网频率f₀作加法运算，得到系统需要输出的电流频率f_i，f_i经积分器得到系统运行的正序相位角