一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法与流程

本发明涉及光伏并网逆变器的控制技术，尤其是一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法。

背景技术：

1、大量分布式光伏发电系统的接入使得原有配电网的运行方式发生了较大的变化，也使得配电网的安全稳定运行和控制更加复杂化，其中配电网电压暂降引起的短期电网稳定问题就是影响配电网电压安全稳定的一个重要因素。

2、由逆变器构成的分布式光伏发电系统自身不具备传统同步发电机的动态无功支撑调节能力，同时配电网过大暂态电压跌落还会导致分布式光伏发生脱网故障，进一步造成连锁故障。为适应高渗透率分布式光伏接入配电网，保证配电网的电压质量，主动配电网的无功电压控制技术是一种有效的手段。

3、然而目前的研究未考虑光伏逆变器电流裕度对动态无功支撑的影响，因此很难高效率地实现电压暂降严重时的短期电压稳定支撑。

技术实现思路

1、有鉴于此，提供一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，以解决现有技术存在的上述问题。

2、为解决上述技术问题，提供的技术方案为：一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，包括考虑故障下的功率控制外环和电压电流控制内环，所述功率控制外环包括如下步骤：测量逆变器并网电压和电流，根据瞬时功率理论计算有功功率和无功功率，通过电压跌落时的功率限制方程计算有功和无功功率参考值，然后对系统有功和无功功率进行调节，得到电压幅值给定信号(u*m)及相位给定值(θ)，进一步通过电压电流双环控制，然后通过spwm得到逆变器驱动信号。

3、优选的，所述电压电流控制内环包括如下步骤：功率控制外环得出的电压的幅值和相角指令值合成三相参考电压经过三相静止坐标系转换到两相静止坐标系后作为输入电压外环的给定值与检测的电压做比较，随后作为电流环给定值与电流检测值进行比较，再通过pr调节，最后与转换到两相静止坐标系下的电网电压值进行比较后输出调制波信号产生pwm开关信号控制逆变器输出指定电压信号。

4、优选的，所述方法充分考虑光伏逆变器的电流设计裕度，以最大限度的提高配电网短期电压稳定性的有功注入量。

5、优选的，所述功率方程在电压瞬时电压跌落至(1-1/λ)≤ug≤0.95范围内时，其有功和无功功率指令值的计算公式为：

6、

7、其中，p*为有功功率指令值，q*为无功功率指令值；uin为并网侧电压；λ是无功电流分量的比例系数，in为逆变器输出额定电流；ug为电网侧电压标幺值。

8、优选的，所述功率方程在电压瞬时电压跌落至ug＜(1-1/λ)范围内时，其有功和无功功率指令值的计算公式为：

9、

10、其中，p*为有功功率指令值，q*为无功功率指令值；uin为并网侧电压；λ是无功电流分量的比例系数，in为逆变器输出额定电流；α是逆变器的设计裕度；ug为电网侧电压标幺值。

11、优选的，所述比例系数λ的计算公式为：

12、

13、其中，iq为并网电流在dq坐标系中q轴的分量；iq0是故障之前的逆变器无功电流分量值；in为逆变器输出额定电流；α是逆变器的设计裕度；uin,p.u为并网侧电压标幺值。

14、实施本发明，可获得的有益效果是：本发明能够很好地实现电网电压暂降时的有功功率注入，提高配电网短期电压的稳定性；当电网发生故障时，本发明的动态电压支撑方法相比传统的电压支撑方法，在改善短期电压稳定方面具有更快的电压恢复速度和更好的电压恢复效果；通用电压电流双环的采用有助于电压波形的改善，提高功率因数，提供良好的电能质量；电压电流双环控制方法在αβ坐标系下实现，有利于电网电压不平衡下的控制且控制器实现方便，此外在αβ坐标系下可以同时控制正序和负序，无需序分量检测，简化了控制系统。

技术特征：

1.一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述方法包括考虑故障下的功率控制外环和电压电流控制内环，所述功率控制外环包括如下步骤：测量逆变器并网电压和电流，根据瞬时功率理论计算有功功率和无功功率，通过电压跌落时的功率方程计算有功和无功功率参考值，然后对系统有功和无功功率进行调节，得到电压幅值给定信号(u*m)及相位给定值(θ)，进一步通过电压电流双环控制得到调制信号，然后通过spwm得到逆变器驱动信号。

2.如权利要求1所述的用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述电压电流控制内环包括如下步骤：功率控制外环得出的电压的幅值和相角指令值合成三相参考电压经过三相静止坐标系转换到两相静止坐标系后作为输入电压外环的给定值与检测的电压做比较，随后作为电流环给定值与电流检测值进行比较，再通过pr控制器调节，最后与转换到两相静止坐标系下的电网电压值进行比较后输出调制波信号产生pwm开关信号控制逆变器输出指定电压信号。

3.如权利要求1所述的用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述方法充分考虑光伏逆变器的电流设计裕度，以最大限度的提高配电网短期电压稳定性的有功注入量。

4.如权利要求1所述的用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述功率方程在电压瞬时电压跌落至(1-1/λ)≤ug≤0.95范围内时，其有功和无功功率指令值的计算公式为：

5.如权利要求1所述的用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述功率方程在电压瞬时电压跌落至ug＜(1-1/λ)范围内时，其有功和无功功率指令值的计算公式为：

6.如权利要求4所述的用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，其特征在于，所述比例系数λ的计算公式为：

技术总结
本发明公开了一种用于光伏逆变器的配电网电压主动支撑方法，主要包括考虑故障下的功率控制外环和电压电流控制内环，所述功率控制外环包括如下步骤：测量逆变器并网电压和电流，根据瞬时功率理论计算有功功率和无功功率，通过电压跌落时的功率指令值方程计算有功和无功功率参考值，然后对系统有功和无功功率进行调节，得到电压幅值给定信号及相位给定值，进一步通过电压电流双环进行控制。本发明能够很好地控制电网电压暂降时的有功和无功功率注入，提高配电网短期电压的稳定性。当电网发生跌落故障时，本发明的动态电压支撑方法相比传统的电压支撑方法，在改善短期电压稳定方面具有更快的电压恢复速度和更好的电压恢复效果。

技术研发人员：袁源,柏晶晶,胥峥,沙骏
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13