一种光伏逆变器的不平衡故障穿越控制装置的制作方法

本实用新型涉光伏电源控制领域。

背景技术：

接入中低压配电网的分布式电源将在未来的配电系统中发挥核心作用。通过适当集成配置，分布式电源存在以下两个优点：通过避免远距离输电提高了系统的输电效率；大多数分布式电源都是基于风能和太阳能等可再生能源，排放量有所减少。因此，它们与配电系统的整合是电力行业未来几年将面临的主要挑战之一。到目前为止，分布式电源的接入标准大多是防御性的，侧重于安全运行。例如，ieee-1547规定，在故障异常情况下，分布式电源应尽快与电网断开连接。随着分布式电源的接入量增长，电网运行规则也在逐渐修改以使其为电力系统提供辅助服务，如：有功出力控制，稳态电压管理和故障穿越能力。后者不仅要求分布式电源在发生故障时保持连接，还要求其通过注入无功功率来支撑电网。随着光伏电池板生产成本的不断下降，太阳能发电相比于其他形式的可再生能源竞争更强，并因此得到大规模部署。现有光伏电源控制装置大多采用电流控制方法，通过注入参考电流以优化某一方面的电能质量问题。参考电流通常为不平衡的畸变电流，现有方法通常采用多个基于d-q旋转坐标变换的pi控制器对各序和各次谐波注入电流进行跟踪。该方法需要通过旋转变换以直流形式提取电流反馈量，使发生故障穿越时光伏系统的动态特性受到限制，不能向电网提供足够的无功支撑而导致脱网运行。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种光伏逆变器的不平衡故障穿越控制装置，解决现有技术中在电网故障时不能控制光伏电源进行故障穿越的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：一种光伏逆变器的不平衡故障穿越控制装置，其特征在于：包括从信号输入到输出方向依次连接的信号采集单元、直流电压控制单元、功率支撑计算单元、功率-电流转换单元与电流控制单元；

信号采集单元包括信号输入单元、信号调理模块与a/d模数转换模块；所述信号输入单元用于实时监测配电网三相电压与三相电流序；信号调理模块用于将信号输入单元监测到的双极性信号转化为单向正弦信号，并输出给a/d模数转换模块；a/d模数转换模块用于将单向正弦信号转化为数字信号，并输出给直流电压控制单元；

直流电压控制单元用于将根据最大功率点跟踪算法计算出的满足最大功率跟踪的电压参考值与通过信号采集单元采集到的实时电压值输出给pi控制器，以获得满足最大功率跟踪的输出有功功率参考值；

功率支撑计算单元用于在相电压超过故障电压阈值时，结合信号采集单元监测到的实时相电压对输出有功功率参考值进行修正，以得到光伏逆变器要进行故障穿越所需提供的有功功率和无功功率；

功率-电流转换单元用于将功率支撑计算单元计算出的功率值转化成相应的电流参考值；

电流控制模块用于根据电流参考值与信号采集单元监测到实时相电流之间的偏差，产生用于控制光伏逆变器通断的调制脉冲。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型同时采集电压与电流信号，形成依次从直流电压控制单元、功率支撑计算模块、功率-电流转换单元到电流控制单元的信号流，电压控制单元、功率支撑计算模块、功率-电流转换单元到电流控制单元的硬件连接关系是形成该信号流的基础。

2、各单元对信号流中的相应信号进行处理，并且环环相扣，最终得到能够满足故障穿越控制的调制脉冲。其中，功率支撑计算单元对输出功率参考值的修正是实现故障穿越控制的关键。另外，需要申明：各单元的信号处理方法或程序均为现有技术，并不涉及对信号处理方法的改进，本实用新型的技术方案是通过从整体上建立起上述信号流向来解决现有技术不能进行故障穿越控制的技术问题。

3、本实用新型同时采集三相电压、电流信号，从而能够对配电网的三相分别提供故障穿越控制，使各相均能趋向相同的控制目标，以实现对称故障和不对称故障的故障穿越控制。

附图说明

图1是光伏逆变器的不平衡故障穿越控制装置的电路框图；

图2是信号采集单元的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

参考图1所示，一种光伏逆变器的不平衡故障穿越控制装置，包括从信号输入到输出方向依次连接的信号采集单元、直流电压控制单元、功率支撑计算单元、功率-电流转换单元与电流控制单元；

参考图2所示，信号采集单元包括信号输入单元、信号调理模块与a/d模数转换模块；所述信号输入单元用于实时监测配电网三相电压与三相电流序；信号调理模块用于将信号输入单元监测到的双极性信号转化为单向正弦信号，并输出给a/d模数转换模块；a/d模数转换模块用于将单向正弦信号转化为数字信号，并输出给直流电压控制单元；

直流电压控制单元用于将根据最大功率点跟踪算法计算出的满足最大功率跟踪的电压参考值与通过信号采集单元采集到的实时电压值输出给pi控制器，以获得满足最大功率跟踪的输出有功功率参考值；

功率支撑计算单元用于在相电压超过故障电压阈值时，结合信号采集单元监测到的实时相电压对输出有功功率参考值进行修正，以得到光伏逆变器要进行故障穿越所需提供的有功功率和无功功率；

功率-电流转换单元用于将功率支撑计算单元计算出的功率值转化成相应的电流参考值；

电流控制模块用于根据电流参考值与信号采集单元监测到实时相电流之间的偏差，产生用于控制光伏逆变器通断的调制脉冲。

功率支撑计算单元预先设置电压阈值范围，当未检测到超过故障电压阈值时，表明此时不需提供故障穿越控制，不对直流电压控制单元的有功功率参考值进行修正，直接将输出功率参考值发送给功率-电流转换单元。

本具体实施方式中，所述信号输入单元包括用于分别监测三相电压与零序电压的4个电压互感器以及用于分别监测三相电流与零序电流的4个电流互感器。

本具体实施方式中，信号调理模块为nsa2300芯片。a/d模数转换模块为max1320芯片。直流电压控制单元采用内置有pi控制器的sst89e/v554rc芯片。功率支撑计算单元采用ade7754芯片。功率-电流转换单元采用hlw8012芯片。电流控制单元采用型号为lpc2136的arm处理器。

本实用新型所提出的光伏逆变器的故障穿越控制装置优先考虑了外部电网故障时光伏所需提供的无功支撑，保证故障穿越能力。在外部故障发生时，光伏系统为实现故障穿越，除了有功外还需向系统提供无功支撑。功率支撑计算单元根据信号采集单元得到的电压跌落情况，对直流电压控制单元给出的有功功率参考值进行修正，得到光伏系统为保持不脱网运行所应向系统提供的有功和无功支持。然后将该功率控制信号通过功率-电流转换单元转化为响应的电流参考值，最后通过电流控制单元根据参考电流与实际并网点电流的偏差，产生用于控制光伏逆变器通断的调制脉冲，实现光伏的故障穿越控制。