一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法及系统与流程
1.本发明属于光伏发电
技术领域：
：，具体涉及一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法及系统。
背景技术：
：：2.随着新能源光伏渗透率的不断提高，带来电网强度的不断降低，强电网弱化为时变的弱电网情况日益严重。3.当电网较弱时，有功电流的增加会引起端电压的下降；传统的光伏逆变器通常采用无功功率环，无功功率通常为零，不会自动补偿无功电流，这样就会使有功功率呈现先增大后减小，功率失衡，导致系统运行不稳定；针对弱电网，有的产品会通过上层调度进行无功调度，补偿有功电流导致的电压降；当电网出现低压穿越故障时，通常的做法是去掉功率外环，只保留电流环，无功电流指令设定由故障穿越公式给出；等到电网故障清除时，再切回到功率环控制方法，这种方法在控制环切换的过程中还有可能会出现电流冲击，导致光伏逆变器发生过流保护而关断，而且其过程繁琐，控制复杂。技术实现要素：4.本发明提供了一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法及系统，以解决目前并网运行与低穿运行控制环切换存在的问题。5.为达到上述目的，本发明所述一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法，包括以下步骤：6.步骤1、将额定交流母线电压给定值与实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压求差值，该差值经过电压pi控制器，得到第一无功电流给定；7.步骤2、将第一无功电流给定与无功电流前馈求和，得到总无功电流给定，总无功电流给定经过总无功电流给定限幅，得到电流内环的无功电流总设定值；8.步骤3、将无功电流总设定值与逆变器并网电流的q轴分量电流做差，所述差值经过电流pi调节器，得到控制电压q轴分量；9.步骤4、利用逆变器的锁相角，将控制电压q轴分量进行派克反变换，得到调制信号，用调制型生成触发脉冲并输出给逆变器的igbt单元进行控制。10.进一步的，步骤2中，无功电流前馈和总无功电流给定限幅的计算流程为：11.s1、设无功电流前馈为0；无功电流给定限幅为逆变器额定电流；12.s2、判断usp《lvrt_in是否成立，其中，usp为实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压，lvrt_in为低穿进入设定阈值：13.若usp《lvrt_in不成立，无功电流前馈和无功电流给定限幅保持不变；14.当若usp《lvrt_in成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；15.s3、判断usp》lvrt_out是否成立:16.若usp》lvrt_out不成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；17.当usp》lvrt_out成立时，总无功电流给定限幅为逆变器额定电流，lvrt_out为低穿退出设定阈值。18.进一步的，s2中，无功电流前馈iq2*的计算公式为：iq2*＝ξ*in，其中，in为逆变器额定电流，ξ为补偿系数。19.进一步的，s2中，总无功电流给定限幅iq*_limit的计算公式为：iq*_limit＝1.5*(0.9-usp)*in，in为逆变器额定电流。20.进一步的，s3中，当usp》lvrt_out成立，且持续时间》低穿退出状态保持时间时，总无功电流给定限幅为in，lvrt_out为低穿退出设定阈值。21.一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制系统，包括：22.采集模块，用于采集实测变量值，并将采集的实测变量值传递至处理模块和显示模块；所述实测变量值包括实测的交流母线电压、实测的逆变器并网电流；23.处理模块，用于根据实测变量值生成触发脉冲并输出给逆变器的igbt单元，控制逆变器的运行状态。24.进一步的，处理模块包括：25.初始化模块，用于将无功电流前馈设为0；无功电流给定限幅设置为逆变器额定电流；26.第一判断模块，用于判断usp《lvrt_in是否成立，其中，usp为实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压，lvrt_in为低穿进入设定阈值：27.若usp《lvrt_in不成立，无功电流前馈和无功电流给定限幅保持不变；28.当若usp《lvrt_in成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；29.第二判断模块：用于判断usp》lvrt_out是否成立:30.若usp》lvrt_out不成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；31.当usp》lvrt_out成立时，总无功电流给定限幅为in，lvrt_out为低穿退出设定阈值。32.一种计算机设备，包括电连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法的步骤。33.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法的步骤。34.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：35.本发明所述的技术方案，当并网运行时，采用电网电压环控制，对交流母线电压进行调节，实时补偿有功电流导致的电压降；当出现低穿故障时，采用电网电压环+无功电流前馈控制；电网电压环用于支撑电网电压跌落需要的无功电流；无功电流前馈给定用于补偿低穿无功电流响应速度；总无功电流是否满足低穿标准通过总无功电流给定限幅来实现。低压穿越退出时，总无功电流的给定限幅随着电压的恢复逐渐减小；等待稳定后，总无功电流给定限幅为逆变器额定电流。本发明所述的技术方案，当并网运行时，采用电网电压环控制，解决了弱网下逆变器并网运行有功电流引起的电压降问题，不依赖于上层调度；将并网运行与低电压穿越控制进行统一，无论是在并网运行下，还是低压穿越时，采用同一套控制策略，不存在进行控制环的切换，节约了控制器资源，控制算法简洁，易于实现。低压穿越时，电流冲击更小，电流更加平稳，不容易引发逆变器的过流保护，保证光伏逆变器持续运行。36.进一步的，低穿状态下，根据电网电压的变化对无功电流给定进行实时限幅，随着电压的恢复，总无功电流给定限幅逐渐减小，不用担心因电压过高，导致进入高穿。37.进一步的，低穿退出时预留设定的时间，保证交流电压pi控制恢复到正常状态，再转到并网运行状态，实现控制状态的无冲击。附图说明38.图1为本发明实施例所述弱网下低电压穿越无功电流控制方法的实现框图；39.图2为本发明实施例所述弱网下低电压穿越无功电流控制方法的流程框图；40.图3为三相电网电压波形图；41.图4为三相并网电流波形图；42.图5为并网电流q轴分量图；43.图6为本发明提供的弱网下低电压穿越无功电流控制系统示意图；44.图7为本发明提供的计算机设备的结构示意图。具体实施方式45.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。47.实施例148.如图1和图2所示，本发明弱网下低电压穿越无功电流控制方法，控制过程为：49.当并网运行时，采用电网电压环控制，用于对交流母线电压进行调节，实时补偿有功电流导致的电压降；无功电流前馈iq2*为零，总无功电流给定限幅iq*_limit为逆变器额定电流。50.当出现低压穿越故障时，采用电网电压环+无功电流前馈控制；电网电压环用于支撑电网电压跌落需要的无功电流；无功电流前馈iq2*用于补偿低穿无功电流响应速度；通过总无功电流给定限幅iq*_limit使总无功电流满足低穿标准。51.低压穿越退出时，采用电网电压环控制控制，总无功电流给定限幅iq*_limit由随着电压的恢复，逐渐减小；等待稳定后，无功电流前馈iq2*为零，总无功电流给定限幅iq*_limit为逆变器额定电流。52.参照图1，一种弱网下光伏逆变器低电压穿越控制方法，包括以下步骤：53.步骤1、将额定交流母线电压给定值un与实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压usp求差值，该差值经过电压pi控制器，得到第一无功电流给定iq1*；54.步骤2、将第一无功电流给定iq1*与无功电流前馈iq2*求和，得到总无功电流给定iq*，总无功电流给定iq*经过总无功电流给定限幅iq*_limit得到电流内环的无功电流总设定值；55.步骤3、将无功电流总设定值与逆变器并网电流的q轴分量电流ilq做差，差值经过电流pi调节器，得到控制电压q轴分量；56.步骤4、利用逆变器的锁相角θpcc，将控制电压q轴分量进行派克反变换，得到调制信号，调制型号经过调制模块svpwm生成触发脉冲pwm信号并输出给逆变器的igbt单元进行控制。57.运行状态检测流程如图2所示，包括以下步骤：58.s1、初始状态为并网运行状态，此时无功电流前馈iq2*＝0；无功电流给定限幅iq*_limit＝in，in为逆变器额定电流；59.s2、判断usp《lvrt_in是否成立，usp为实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压，lvrt_in为低穿进入设定阈值：60.若usp《lvrt_in不成立，无功电流前馈iq2*和无功电流给定限幅iq*_limit保持不变；61.若usp《lvrt_in成立，判定为进入低穿运行状态，此时，iq2*＝ξ*in，总无功电流给定限幅iq*_limit的计算公式为：iq*_limit＝1.5*(0.9-usp)*in，ξ为补偿系数，0＜ξ＜1；62.s3、判断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为逆变器额定电流。64.当usp》lvrt_out成立，且持续时间》time_stable时，总无功电流给定限幅为in，lvrt_out为低穿退出设定阈值，time_stable为低穿退出状态保持时间，可以事先设置，根据经验或者根据运行情况计算，用于保证交流电压pi控制恢复到正常状态，再转到并网运行状态。65.当电网电压从故障状态恢复到正常运行状态时，从iq*_limit计算公式可以看出，此限幅为动态限幅，根据电网电压的变化对无功电流给定进行实时限幅，随着电压的恢复，iq*_limit变得越来越小，不用担心当电网电压恢复时因iq2*还处于一个较高水平，导致进入高穿；随着电网电压的恢复及iq*_limit对电压外环pi调节器的限制，加快了电压pi控制器的恢复；同时设置了低穿退出状态保持时间，留有充足的时间保证电压pi控制器恢复稳定，不存在控制器的切换。66.为了验证此控制策略的有效性，进行如下仿真：光伏逆变器满功率(额定功率250kw)运行，短路比scr＝1.5，三相对称跌落，跌落深度为50％，图3、图4、图5分别三相电网电压波形、三相电网电流波形、无功电流q轴分量，从仿真波形可以看出当发生三相对称跌落时，整个跌落期间，电压电流平稳，系统稳定运行。67.实施例268.参照图6，一种弱网下低电压穿越无功电流控制系统，包括采集模块、处理模块和显示模块。69.采集模块，用于采集实测变量值，并将采集的实测变量值传递至处理模块和显示模块；实测变量值包括实测的交流母线电压、实测的逆变器并网电流；70.处理模块，用于根据实测变量值生成触发脉冲并输出给逆变器的igbt单元，以控制逆变器的运行状态，并将逆变器的运行状态传递至显示模块；71.显示模块，用于显示实测变量值和逆变器的运行状态。72.进一步的，处理模块包括：73.初始化模块，用于将无功电流前馈设为0；无功电流给定限幅设置为逆变器额定电流；74.第一判断模块，用于判断usp《lvrt_in是否成立，其中，usp为实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压，lvrt_in为低穿进入设定阈值：75.若usp《lvrt_in不成立，无功电流前馈和无功电流给定限幅保持不变；76.当若usp《lvrt_in成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；77.第二判断模块：用于判断usp》lvrt_out是否成立:78.若usp》lvrt_out不成立，根据额定电流计算无功电流前馈；根据实测的交流母线电压经过正负序分离得到的正序电压和额定电流计算总无功电流给定限幅；79.当usp》lvrt_out成立时，总无功电流给定限幅为in，lvrt_out为低穿退出设定阈值。80.实施例381.本发明提供的一种计算机设备，如图7所示，包括电连接的存储器和处理器，其中，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的弱网下低电压穿越无功电流控制方法的步骤，例如图1所示的步骤。82.所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。83.所述处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。84.所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述弱网下低电压穿越无功电流控制装置/终端设备的各种功能。85.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。86.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。87.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
