大功率光伏逆变器并网及低电压穿越技术研究

随着石油能源消耗日益增加,传统化石类能源的逐渐紧缺,可再生新能源的发展越来越受到关注,太阳能作为具发展前景的绿色新能源,在新能源发展中占据十分重要的地位。近年来,随着光伏装机容量的增加,越来越多的光伏能源将并入电网。由于光伏能源的随机性和波动性的特点,因此光伏渗透率的提高对电力系统的影响将不容忽视。为了确保电力系统的安全和稳定运行,国家出台了相应的技术规定,对光伏能源的接入提出了技术性的要求,如要求具备孤岛检测、低电压穿越、频率／幅值响应等。论文基于大容量的单级式三相光伏并网发电系统的拓扑结构,研究并网控制算法,对电网故障条件进行分析,根据故障期间需要解决的问题,提出大功率光伏逆变器的低电压穿越控制策略,以实现在电网故障期间逆变器的不间断并网运行。 课题主要研究大功率条件下光伏逆变器的并网及低电压穿越控制策略,具体内容如下： 根据大功率光伏逆变器并网运行条件,设计了网侧所需的LCL滤波器,并考虑各参数对滤波性能的影响,对参数的设计进行了优化；为提高系统稳定性及逆变效率,解决LCL滤波器谐振问题,选择有源阻尼控制；根据不平衡跌落控制,对阻尼控制算法进行调整,确保系统的稳定控制。 针对电网故障引起的并网点电压跌落,为实现故障穿越期间的稳定并网控制,研究了基于故障跌落条件下的电网电压同步方式。就目前广泛讨论的几种不平衡条件下的正序分量提取方式,对比了其分离效果；并在不同跌落环境下进行了仿真实验,根据实际低电压穿越测试的要求,选取适合故障穿越控制的相位同步方式。针对零电压穿越实现问题,仿真验证了所选取的相位同步方式在不同故障条件下均可快速准确地获取电网电压同步信号。 针对光伏并网接入规则中的低电压穿越要求,分析了在低电压穿越过程中所需要解决的问题；根据不平衡跌落条件,采用正序负序分量独立控制的不平衡控制策略,通过实时调节正序有功无功电流给定以实现故障穿越期间的无功支撑。基于对故障穿越过程的深入分析,提出了低电压穿越的控制策略。采用Matlab/Simulink搭建了500kW单级式光伏并网逆变器仿真模型,设定不同的故障跌落条件,验证了在电网电压跌落时所提出的控制策略能够实现光伏并网发电系统低电压穿越。 基于实验样机平台,在不同测试环境下对光伏逆变器的并网及低电压穿越能力进行了测试,根据不同电网跌落条件,验证了所提出低电压穿越控制方案的有效性,目前实验样机已通过了CQC质量认证及低电压穿越认证。