光伏并網(wǎng)系統(tǒng)故障穿越關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電是利用綠色可再生能源實現(xiàn)電能開發(fā)的重大課題，可以解決環(huán)境污染、能源短缺和氣候變化三大全球問題。光伏并網(wǎng)發(fā)電實際上屬于“能源互聯(lián)網(wǎng)”的范疇，要推動大規(guī)模清潔綠色光伏發(fā)電在“能源互聯(lián)網(wǎng)”中的利用，需要提高其暫態(tài)故障下的故障穿越問題，即不間斷的運行能力。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)故障穿越需要解決網(wǎng)端技術(shù)問題，包括實現(xiàn)不同故障條件下的有功無功控制，消除電網(wǎng)不對稱故障下的負序分量及諧波分量，提高光伏逆變器鎖相跟蹤響應(yīng)速度，抑制電網(wǎng)短路電流的沖

2、擊。
　　針對網(wǎng)端的故障穿越關(guān)鍵技術(shù)，本文主要分析利用坐標(biāo)運算進行有功無功控制的穿越方案；研究了一階比例諧振控制器分離正負序分量的原理；將一階諧振控制方法應(yīng)用到鎖相跟蹤上并研究了鎖頻環(huán)同步監(jiān)測方法；從能量耗散角度設(shè)計一種低成本、可操作性強的短路電流抑制方法。
　　建立了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)不對稱故障下的數(shù)學(xué)模型，分析了靜止坐標(biāo)系下逆變器瞬時有功和無功功率控制原理，討論了設(shè)定不同電流參考指令獲取所需的控制目標(biāo)方法，在此基礎(chǔ)上引入調(diào)節(jié)系

3、數(shù)k1和k2，采用一個電流參考指令實現(xiàn)多種控制目標(biāo)的靈活切換方法。
　　為了解決坐標(biāo)運算分離正負序分量產(chǎn)生的延時和誤差問題，提出了一種降階的諧振（Reduced Order Resonance，ROR）調(diào)節(jié)器控制策略，通過改寫二階諧振環(huán)節(jié)的表達式，將二階諧振降階成兩個具有不同極性的一階復(fù)數(shù)濾波器，彌補了比例諧振控制器對極性頻率無選擇性的缺陷。為了適應(yīng)工程硬件和軟件參數(shù)固有的誤差環(huán)境，引入截止頻率以提高ROR頻帶帶寬，通過博德圖工具

4、確定截止頻率參數(shù)作用效果，運用復(fù)變函數(shù)理論解決ROR調(diào)節(jié)器復(fù)數(shù)因子j的實現(xiàn)問題，采用Tustin變換方法給出ROR的離散化實現(xiàn)過程。
　　為了解決光伏逆變器鎖相環(huán)受電網(wǎng)負序分量干擾難以實時地跟蹤電網(wǎng)基波信號的問題，提出一種基于ROR控制器的鎖頻環(huán)(Frequency-Locked Loop，F(xiàn)LL)同步技術(shù)。采用FLL代替經(jīng)典PLL，解決PLL超調(diào)量大問題，引入積分反饋環(huán)節(jié)消除電網(wǎng)直流分量的干擾，采用小信號模型方法將 FLL負增益

5、系數(shù)線性化，獲得 FLL一階頻率響應(yīng)特性，提高其在變頻場合的自適應(yīng)能力。
　　當(dāng)控制策略難以滿足電網(wǎng)嚴(yán)重故障的穿越要求下，需要優(yōu)先考慮無功補償裝置方法。為了抑制短路大電流對光伏逆變器等設(shè)備的沖擊破壞，致力于實現(xiàn)硬件補償?shù)慕?jīng)濟性和可操作性，本文提出網(wǎng)側(cè)投切多級耗散電阻抑制短路電流的控制策略，通過整定多級耗散電阻的阻值、調(diào)試投切運行時間、設(shè)計具有電壓頻率雙響應(yīng)的穩(wěn)定域投切邏輯和平滑能量耗散的多級開關(guān)投切方法等措施，最大程度地優(yōu)化故障穿