一种用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法
【专利摘要】一种用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法。本发明公开了一种光伏并网逆变器零电压穿越控制方法。该方法包括光伏并网逆变器在零电压穿越过程中的电网电压锁相方法、有功电流控制方法和无功电流控制方法。所述锁相方法可以在零电压穿越过程中为电流控制提供相位。本发明能使逆变器向电网输送的有功电流在电网电压跌落过程中进行自动限幅，而在电网电压恢复后又快速恢复，同时具备根据电网电压幅值减小的程度向电网发送无功电流的能力。
【专利说明】—种用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于三相并网逆变器控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]当电力系统事故或扰动引起电网电压大幅度跌落时，光伏电站的突然脱网会进一步恶化整个电网的运行状态，在此期间引起的功率缺额可能导致相邻的电站跳闸，从而引起更大面积的停电。为此，人们提出了光伏电站须具备零电压穿越功能的要求，它是指当电网电压跌落甚至因系统短路直接跌落到零时，光伏发电系统仍能保证不脱网连续运行，并提供一定的无功功率以支撑故障电网恢复到正常水平，从而穿越零电压这个区域。
[0003]随着光伏电站容量的不断增加，零电压穿越已成为目前光伏电站亟须解决的问题，零电压穿越能力也被认为是光伏逆变器控制技术上的最大挑战之一，直接关系到光伏发电的大规模应用。其难点主要体现在三个方面:第一，光伏逆变器向电网发送的电流可分解为有功电流分量和无功电流分量，其中有功电流分量与电网电压同相位，而无功电流分量滞后或超前电网电压90度。为有效地向电网发送有功或无功功率，必须对电网电压进行锁相。如果采用普通的锁相方式，例如捕获电网电压的过零点或直接用两相静止坐标系下的分量计算电网电压的相位等，在电网电压正常时，可以跟踪电网电压相位，但是当电网电压跌落至零时，用于电网电压相位就无法获取，导致逆变器失控而脱网。第二，在零电压穿越期间，由于电网电压的降低，输入到电网上的功率也突然降低，从光伏池板上输送到直流电容阵上的功率大于从直流电容阵输出到电网上的功率，从而使得直流电容电压会升高，零电压穿越之前的功率平衡被打破，在零电压穿越过程中需建立新的功率平衡，该功率平衡可通过控制输出电流中的有功电流分量来完成，为此，需在零电压穿越过程中合理地进行有功电流的调节。第三，由于向电网发送无功电流可以有效地提高电网电压，因此在电网电压降低时，逆变器需尽最大可能地向电网发送无功电流。
[0004]传统的三相电压锁相方法，往往通过三相到两相坐标变换,得到正交的两相电压，然后计算相位或者通过闭环锁相环得到相位。这类传统锁相方法的缺点是:1)，当电网电压出现不平衡跌落时，两相坐标系下的电压信号不再正交，直接计算相位会使得电流控制也不平衡；2)，在电网电压跌落至零时，无法计算相位或者通过闭环锁相环得到相位。
【发明内容】
[0005]为解决以上技术问题，本发明提供了一种光伏并网逆变器零电压穿越控制方法，光伏并网逆变器在零电压穿越过程中电网电压自适应锁相方法。
[0006]本发明技术方案如下:
[0007]—种用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于:包含两个闭环带通滤波器，每个带通滤波器具有一个闭环系数，该系数根据电网电压不同的跌落深度自动调整，当电网电压减小时，闭环系数减小，相当于滤波带宽降低，滤波输出衰减变慢，当实际电网电压衰减到零时，滤波输出而能维持一段时间；当电网电压恢复时，闭环系数增大，相当于滤波带宽变大，滤波输出迅速增大，很快跟踪上电网电压相位。
[0008]作为一种改进，所述的带通滤波器输出对于输入的传递函数表达式为:
【权利要求】
1.一种用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于:包含两个闭环带通滤波器，每个带通滤波器具有一个闭环系数，该系数根据电网电压不同的跌落深度自动调整，当电网电压减小时，闭环系数减小，相当于滤波带宽降低，滤波输出衰减变慢，当实际电网电压衰减到零时，滤波输出而能维持一段时间；当电网电压恢复时，闭环系数增大，相当于滤波带宽变大，滤波输出迅速增大，很快跟踪上电网电压相位。
2.根据权利要求1的所述的用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于，所述的带通滤波器输出对于输入的传递函数表达式为:
3.根据权利要求2的所述的用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于，包括有以下步骤: (1)将三相电网电压ea,eb, e。经过三相静止坐标系到两相静止坐标系变换得到ea, ee。 (2)对两相静止坐标下电压信号ea,进行带通滤波； (3)计算正序分量，a轴的正序分量P和β轴的正序分量<计算式为:
4.根据权利要求3的所述的用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于以使用滑动平均滤波得到的三相电网电压有效值的平均值与电网电压额定值的比值是否小于0.9作为判定电网电压是否跌落的依据；当检测到电网电压没有发生跌落时，直流电压环的PI输出结果作为有功电流给定，当检测到电网电压发生跌落时，对直流电压环的PI输出限幅，限幅值为额定电流乘以电压跌落系数，再将限幅后的PI输出赋给有功电流给定；当检测到电网电压恢复时，直流电压环的PI输出又自动逐渐增加，使有功电流给定恢复到跌落前的值。
5.根据权利要求3或4的所述的用于光伏并网逆变器零电压穿越的电网电压锁相方法，其特征在于根据使用滑动平均滤波得到的三相电网电压有效值的平均值计算无功电流给定，正常情况下，电网电压大于0.9倍额定电压，无功电流给定设为零，即保持逆变器输出电流与电网电压同频同相；当电网电压介于0.2倍的额定电压和0.9倍额定电压之间时，电网电压越低发送无功电流越多，无功电流随电网电压的降低而线性地增加；当电网电压低于0.2倍额定 电压时，向电网发送逆变器最大可承受的无功电流。
【文档编号】H02J3/38GK103825300SQ201410090093
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】李赟, 张晓忠, 刘红 申请人:浙江埃菲生能源科技有限公司