光伏发电系统低电压穿越技术的研究

随着光伏并网电站安装容量不断上升，光伏并网系统在电网故障情况下的应对能力变得尤为重要，国家规定光伏发电系统在电网电压跌落一定时间段内不能脱网运行，并对电网提供一定的无功支撑。本文研究电网电压跌落时光伏发电系统的低电压穿越技术，提高系统稳定性和应对故障能力，并采用MATLAB软件进行仿真分析。 本文建立了光伏并网逆变器在ABC三相静止坐标系、αβ两相静止坐标系和dq旋转坐标系下的数学模型，从光伏并网逆变器的拓扑结构和工作原理着手，分析了传统的光伏并网逆变器的控制策略，分析了同步PI电流控制法，即在同步旋转坐标系下，采用前馈解耦控制方法，以固定开关频率实现交流侧电流控制。该控制策略结构简单，参数设计容易，但需在电网电压三相对称环境下使用。本文在传统控制策略基础上建立光伏并网逆变器数学模型，即在传统电压外环、电流内环双闭环控制策略的基础上增加并网电流负序内环控制，在电网三相不对称时提高逆变器的适应能力，再结合DC-DC控制实现光伏发电系统的低电压穿越。 本文提出一种用超级电容储能的低电压穿越方法，在电网电压跌落期间继续保持光伏阵列的输出，逆变器直流端的冗余电量储存到超级电容当中，在保持了光伏发电系统发电量的同时实现低电压穿越。采用Matlab/Simulink软件平台，搭建了基于低电压穿越技术的光伏发电系统仿真模型，进行相应的仿真实验。该方法既有较快的电流响应速度和系统恢复速度，又能储存直流侧部分冗余电量。在电压跌落期间光伏逆变器能够并网运行，还能根据电网需要输送一定量的无功功率以支撑并网点电压，减少光伏系统的脱网给电网带来的冲击。最后和相关企业合作对低电压穿越技术的仿真模型的正确性进行实验验证，实验结果表明该低电压穿越技术是可行的。