专利名称：光伏逆变器的低电压穿越lvrt控制系统及方法
技术领域：
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法。
背景技术：
在太阳能并网发电系统中，其核心器件之一为光伏逆变器，光伏逆变器的主要作用为将光伏电站中的太阳能电池板发出的直流电转化为交流电，然后将该交流电并入电网中。在通过光伏逆变器将光伏发电并入现有的电网后，当电网发生故障导致电压跌落
时，如果光伏电站也立即切除，则将引起整个供电系统剧烈变化，导致大面积停电；所以，此时光伏电站不应该立即从电网中脱离。低电压穿越(LVRT,Low Voltage Ride Through)即指当电网发生此类故障而导致电压跌落时，光伏电站仍然能够保持并网，支撑电网故障恢复，从而穿越电网的低电压时间段，避免电网故障的扩大化，提高电网供电的可靠性。但是，目前，对于低电压穿越的控制系统具有以下缺陷(I)在电网发生故障导致电压跌落时，控制系统的动态响应较慢；(2)当电网电压跌落时，控制系统无法控制光伏逆变器均流稳定输出并网电流。由此导致在电网发生该类故障时造成的损失较大的问题。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法，当电网发生故障而导致电网电压跌落时，具有良好的动态响应，并且，能够保证光伏逆变器均流稳定输出并网电流，从而降低了电网发生该类故障时造成的损失，提高了电网供电的可靠性。本发明采用的技术方案如下本发明提供一种光伏逆变器的低电压LVRT穿越控制系统，包括太阳能电池板、光伏逆变器、电网和控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所述电网顺次连接；所述控制器分别与所述光伏逆变器和所述电网连接。优选的，所述光伏逆变器包括串联的三相逆变电路、滤波电路及变压电路；和/或所述控制器为DSP控制器。本发明提供一种应用上述系统的方法，包括以下步骤SI，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相线电压uab、Ubc和Uea，经正序锁相控制环的处理，得到正序相位角；S2，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相电流ia、ib和i。，并结合SI得
到的正序相位角，基于PARK及CLARK变换原理，将三相静止坐标系abc转换为两相静
止坐标系a 0，再将所述两相静止坐标系a ^转换为两相旋转坐标系dq，计算得到d轴电流id和q轴电流iq ;
S3，所述控制器采集所述光伏逆变器的直流侧电压ud。，经电压控制环的处理，所述控制器输出作为电流控制环d轴给定id—；S4，所述控制器将S2得到的id和S3得到的id 之差输出给所述电流控制环，输出d轴电压um d ;所述控制器设置为纯有功功率输出，无功电流给定= 0，与之差值输出给所述电流控制环，输出q轴电压Um q;S5，所述控制器进行坐标系逆变变换，即将两相旋转坐标系dq转换为两相静止坐标系a P，再将两相静止坐标系a ^转换为三相静止坐标系abc，将Um d和Um q转换得到三相控制电压um a、Um b和Um。；然后采用SVPWM空间矢量脉宽调制得到三相调制波PWM，输出至所述光伏逆变器的管子模块IGBT。优选的，SI中，所述正序锁相控制环的处理过程具体为 uab, Ubc和Uea经过正序提取得到电压正序a ^ +的角频率,再经积分器$得
到正序电压相位角0￡_%系统正序相位角0_+与6^_+之差即为电压电流相位差A 0，
然后给定相位差A 0%为0，将A 0Mf与A 0之差经比例积分控制器Gpi (S)，输出作为系统补偿频率fm，fffl再与当前电网频率fo作加法运算，得到系统需要输出的电流频率fi，fi经
积分器得到系统运行的正序相位角。优选的，S3中，所述电压控制环的处理过程具体为所述控制器经MPPT最大功率跟踪模块，输出电压给定Ude %，Udc ref与Ude之差，经电压环控制器Dv(S)后输出作为有功功率d轴电流im d，再经过2次陷波滤波器Gn。,A(S)输出作为d轴电流给定id Mf，id Mf与d轴电流反馈id之差，经电流环控制器Di(S),输出为系
统d轴电压Um d，经硬件电感模块输出d轴电流id，再经低频等效为电容侧id。，经硬 —sL + r
K
件电容模块输出ud。。sC优选的，S4中，所述电流控制环的处理过程具体为电流给定id %和i, M相乘后经采样反馈系数Kfb，输出值与电流反馈AD值idqJb
I
ad之差，经过比例积分Pi控制器Di(S) = Kj+」后，输出值再缩小^，输出作为控制
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器输出的dq轴电压um—dq，然后作预测后的正负序电圧—cj前馈补偿，及电流idq解耦《 LIdq fb补偿，输出值经数字化控制器延迟环节Gd(S) = e_sT后，其输出值再经过线性补偿[^^后，输出至硬件电路的硬件放大系数Kpwm后与dq轴电流耦合值COLIdq作差，得到
I
的差值再与电网正负序电压￡ E作差，得到的差值经过硬件电感模块-后输出
dq+ dq—sL + F
电感d轴电流id和电感q轴电流iq ；id和iq等效至实际三相电流iab。，在采样回路，经硬件
I
RC滤波电路G/l7/w.O)=-，输出至模数转换AD采样，得到数字化的电流AD值idq
sRC +1，其中，模数转换AD采样的放大倍数为
权利要求
1.一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统，其特征在于，包括太阳能电池板、光伏逆变器、电网和控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所述电网顺次连接；所述控制器分别与所述光伏逆变器和所述电网连接。
2.根据权利要求I所述的光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统，其特征在于，所述光伏逆变器包括串联的三相逆变电路、滤波电路及变压电路；和/或所述控制器为DSP控制器。
3.一种应用权利要求1-2任一项所述光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 SI，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相线电压Uab、Ubc和Uea，经正序锁相控制环的处理，得到正序相位角; S2，所述控制器采集所述光伏逆变器的当前并网三相电流ia、ib和i。，并结合SI得到的 正序相位角,基于PARK及CLARK变换原理，将三相静止坐标系abc转换为两相静止坐标系a 0，再将所述两相静止坐标系a ^转换为两相旋转坐标系dq，计算得到d轴电流id和q轴电流iq; S3，所述控制器采集所述光伏逆变器的直流侧电压ud。，经电压控制环的处理，所述控制器输出作为电流控制环d轴给定id—； S4，所述控制器将S2得到的id和S3得到的id M之差输出给所述电流控制环，输出d轴电压Um d ;所述控制器设置为纯有功功率输出，无功电流给定= O，与之差值输出给所述电流控制环，输出q轴电压Um ,； S5，所述控制器进行坐标系逆变变换，即将两相旋转坐标系dq转换为两相静止坐标系a 3，再将两相静止坐标系a ^转换为三相静止坐标系abc，将Um d和Um q转换得到三相控制电压um a、Um b和Um。；然后采用SVPWM空间矢量脉宽调制得到三相调制波PWM，输出至所述光伏逆变器的管子模块IGBT。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，SI中，所述正序锁相控制环的处理过程具体为 uab、Ubc和Uea经过正序提取得到正序电压a ^ +的角频率，再经积分器I得到正 aPS序电压相位角+,系统正序相位角#与<9 +之差即为电压电流相位差A 0，然后给 ^afi ，ap t^ap定相位差A 0 为O，将A 0 %与A 0之差经比例积分控制器Gpi (S)，输出作为系统补偿频率4，fffl再与当前电网频率&作加法运算，得到系统需要输出的电流频率fi，fi经积分器得到系统运行的系统正序相位角。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S3中，所述电压控制环的处理过程具体为 所述控制器经MPPT最大功率跟踪模块，输出电压给定Ude ref，Udc ref与Ude之差，经电压环控制器Dv(S)后输出作为有功功率d轴电流im d，再经过2次陷波滤波器Gtoth(S)输出作为d轴电流给定id Mf，id_ref与d轴电流反馈id之差，经电流环控制器Di (s)，输出为系统d轴电压Umd，经硬件电感模块1/SL+r输出d轴电流id，再经低频等效为电容侧id。，经硬件电 容模块Km,v./sC输出Udc。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S4中，所述电流控制环的处理过程具体为电流给定id—REF和iq—REF相乘后经采样反馈系数Kfb,输出值与电流反馈AD值idq_fb—ad之 差,经过比例积分Pi控制器
全文摘要
本发明提供一种光伏逆变器的低电压穿越LVRT控制系统及方法，所述系统包括太阳能电池板、光伏逆变器、电网和控制器；所述太阳能电池板、所述光伏逆变器和所述电网顺次连接；所述控制器分别与所述光伏逆变器和所述电网连接。所述系统及方法，具有以下优点1)当电网发生故障而导致电网电压平衡跌落时，具有良好的动态响应，并且，能够保证光伏逆变器三相均流稳定输出并网电流；2)不平衡电压跌落时，控制系统能够消除电网正负序电压影响，只输出正序电流分量，保证三相电流均流且具有较低的谐波分量；从而降低了电网发生该类故障时造成的损失，提高了电网供电的可靠性。另外，系统支持不平衡电网的特殊情况，保证正常三相均流稳定运行。
文档编号H02J3/38GK102751741SQ20121024301
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者刘红, 姜碧光, 宁华宏 申请人:浙江埃菲生能源科技有限公司