本發(fā)明涉及一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，屬于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)故障控制。

背景技術(shù)：

1、新能源大力發(fā)展，光伏發(fā)電作為新能源的主力軍，其容量占比也在快速增長。為防止電網(wǎng)發(fā)生故障時，并網(wǎng)點電壓急速跌落導(dǎo)致光伏電站脫離電網(wǎng)給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成二次沖擊，《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》gb/t19964—2024中明確指出，光伏電場在電網(wǎng)發(fā)生故障時需要具備低電壓穿越(low?voltage?ride?through,lvrt)的能力。

2、傳統(tǒng)光伏逆變器低穿控制策略分別為抑制負(fù)序電流，抑制有功功率和直流母線電壓二倍頻波動以及抑制無功功率二倍頻波動。但是其未考慮光伏并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定要求的動態(tài)無功電流支撐能力。該標(biāo)準(zhǔn)明確表示需要在網(wǎng)側(cè)發(fā)生對稱故障時，提供正序的無功電流支撐，在網(wǎng)側(cè)發(fā)生不對稱故障時，不僅需要提供正序動態(tài)無功電流支撐，還需要提供負(fù)序動態(tài)無功電流支撐。

3、因此如何讓逆變器提供規(guī)定中的動態(tài)無功電流，且抑制逆變器輸出功率的倍頻波動，為光伏電場低電壓穿越控制提供依據(jù)參考成為亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，一方面，依據(jù)最新光伏并網(wǎng)技術(shù)規(guī)定中正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐的要求，設(shè)計出故障后q軸正負(fù)序電流指令值；另一方面，為了同時實現(xiàn)抑制有功功率二倍頻波動的效果，計算出故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值，進(jìn)一步考慮逆變器最大通流能力下，未到限幅時采用故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值，達(dá)到限幅時采用限幅后d軸正序電流指令值；進(jìn)而通過指令值的改變，抑制逆變器輸出功率倍頻波動。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，包括以下步驟：

4、步驟一：依據(jù)瞬時功率定理，得到逆變器輸出的瞬時功率的表達(dá)式；通過派克變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下正負(fù)序電網(wǎng)電壓電流分量，進(jìn)而得到逆變器輸出的各功率分量與正負(fù)序電壓電流分量的關(guān)系；

5、步驟二：計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐的要求，設(shè)計出故障后q軸正負(fù)序電流指令值；

6、步驟三：在已知故障后q軸正負(fù)序電流指令值的情況下，計算故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值；

7、步驟四：考慮逆變器通流能力，在已知故障后q軸正序電流指令值情況下，獲得限幅后d軸正序電流指令值以對故障后d軸正序電流指令值進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而獲得故障后d軸正序電流指令值；將故障后d軸負(fù)序電流待選指令值作為故障后d軸負(fù)序電流指令值；將故障后q軸正負(fù)序電流指令值、故障后d軸正負(fù)序電流指令值，作為低穿策略下完整指令值；通過改變指令值，完成逆變器低穿控制。

8、進(jìn)一步地，所述步驟一具體為：

9、在電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時，光伏電站送入電網(wǎng)的瞬時功率表示為：

10、

11、其中：p瞬、q瞬為光伏電站送入電網(wǎng)的瞬時有功、無功功率，即逆變器輸出的瞬時功率；p0、q0為逆變器輸出瞬時有功、無功功率直流分量，ps2、qs2為逆變器輸出正弦有功、無功功率分量，pc2、qc2為逆變器輸出余弦有功、無功功率分量；ω為同步角速度，t為時間；

12、電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時，逆變器輸出的各功率分量與正負(fù)序電壓電流分量的關(guān)系式為：

13、

14、其中：p、n表示正負(fù)序；edp、edn表示d軸正負(fù)序電網(wǎng)電壓分量，eqp、eqn表示q軸正負(fù)序電網(wǎng)電壓分量；idp、idn表示d軸正負(fù)序電網(wǎng)電流分量，iqp、iqn表示q軸正負(fù)序電網(wǎng)電流分量。

15、進(jìn)一步地，所述步驟二具體為：

16、光伏電站應(yīng)具備正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐能力：

17、

18、其中：δitp表示光伏電站注入電網(wǎng)的正序動態(tài)無功電流增量；δitn表示從電網(wǎng)吸收的負(fù)序無功電流增量；k2p、k2n表示正負(fù)序電流比例系數(shù)；utp、utn表示電網(wǎng)電壓正負(fù)序分量標(biāo)幺值；in表示光伏電站額定電流；

19、在計及了正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐能力后，建立故障后q軸正負(fù)序電流指令值具體表達(dá)式如下：

20、

21、其中：iqrefp、iqrefn表示故障后q軸正負(fù)序電流指令值，iqref0表示故障前q軸正序電流指令值。

22、進(jìn)一步地，所述步驟三具體為：

23、結(jié)合逆變器輸出的各功率分量與正負(fù)序電壓電流分量的關(guān)系，在已知故障后q軸正負(fù)序電流指令值后，計算故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值：

24、

25、其中：idrefp1、idrefn1表示故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值；p、n表示正負(fù)序；edp、edn表示d軸正負(fù)序電網(wǎng)電壓分量，eqp、eqn表示q軸正負(fù)序電網(wǎng)電壓分量；iqrefp、iqrefn表示故障后q軸正負(fù)序電流指令值。

26、進(jìn)一步地，所述步驟四具體為：

27、在已知故障后q軸正序電流指令值情況下，建立限幅后d軸正序電流指令值表達(dá)式，表達(dá)式如下：

28、

29、其中：idrefplimit表示被限幅后d軸正序電流指令值，imaxp表示正序電流分量幅值，iqrefp表示故障后q軸正序電流指令值；

30、依據(jù)限幅后d軸正序電流指令值、故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值，對故障后d軸正序電流指令值進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得故障后d軸正序電流指令值；將故障后q軸正負(fù)序電流指令值、故障后d軸正負(fù)序電流指令值，作為低穿策略下完整指令值，表達(dá)式如下：

31、

32、其中：iqrefn表示故障后q軸負(fù)序電流指令值；idrefp、idrefn表示故障后d軸正負(fù)序電流指令值；idrefp1、idrefn1表示故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值；iqref0表示故障前q軸正序電流指令值；δitp、δitn分別表示光伏電站注入電網(wǎng)的正序動態(tài)無功電流增量和從電網(wǎng)吸收的負(fù)序無功電流增量。

33、進(jìn)一步地，所述正序電流分量幅值表達(dá)式為：

34、

35、其中：imaxp表示正序電流分量幅值，imax表示逆變器最大通流能力下輸出的電流幅值，i-表示負(fù)序電流分量，為正序電流與負(fù)序電流相位差的絕對值。

36、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿策略，在考慮正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐的同時滿足抑制功率倍頻波動的效果，因而比起傳統(tǒng)不考慮動態(tài)無功電流支撐的低穿控制策略，可以有效計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐并且能抑制功率倍頻波動完成光伏電場低電壓穿越控制，為光伏電場低電壓穿越控制提供了參考依據(jù)。

技術(shù)特征：

1.一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，所述步驟一具體為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，所述步驟二具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，所述步驟三具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，所述步驟四具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，其特征在于，所述正序電流分量幅值表達(dá)式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐與倍頻功率波動抑制的光伏低穿控制策略，包括：依據(jù)瞬時功率定理，得到逆變器輸出的瞬時功率的表達(dá)式；通過派克變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下正負(fù)序電網(wǎng)電壓電流分量，進(jìn)而得到逆變器輸出的各功率分量與正負(fù)序電壓電流分量的關(guān)系；計及正負(fù)序動態(tài)無功電流支撐的要求，設(shè)計出故障后q軸正負(fù)序電流指令值；在已知故障后q軸正負(fù)序電流指令值的情況下，計算故障后d軸正負(fù)序電流待選指令值；考慮逆變器通流能力，在已知故障后q軸正序電流指令值情況下，獲得限幅后d軸正序電流指令值以對故障后d軸正序電流指令值進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而獲得故障后d軸正序電流指令值；將故障后d軸負(fù)序電流待選指令值作為故障后d軸負(fù)序電流指令值。本發(fā)明為光伏電場低電壓穿越控制提供了參考依據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳有為,馮海洋,孫士云,吳水軍,徐韜,張丕豪,劉維勝,蔣朝順,李博宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6