光伏逆變器低電壓穿越控制策略

經(jīng)過(guò)Clark與Park變換后，在兩相旋轉(zhuǎn)d，q坐標(biāo)系下交流側(cè)狀態(tài)方程：
，與逆變器輸出電流有功分量間的誤差信號(hào)經(jīng)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)并解耦后得到ud，同理得到uq，結(jié)合鎖相環(huán)輸出的相位角θ，將其轉(zhuǎn)換到α，β坐標(biāo)系，進(jìn)行空間矢量變換得到PWM波。
正常情況下，無(wú)功參考電流設(shè)為零，即輸出無(wú)功電流為零，保持逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相。當(dāng)電壓跌落時(shí)，向電網(wǎng)輸送較大的有功功率無(wú)意義，而向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率，可抬升電網(wǎng)電壓幅值，支持電網(wǎng)電壓盡快恢復(fù)。故在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)LVRT期間，首先斷開電壓外環(huán)，然后根據(jù)電網(wǎng)電壓跌落幅度與圖1要求，在并網(wǎng)電流幅值不變的情況下，通過(guò)協(xié)調(diào)控制電流內(nèi)環(huán)的和來(lái)控制iq和id，支撐電網(wǎng)運(yùn)行。
當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)后，若立刻全部恢復(fù)為id，會(huì)對(duì)電網(wǎng)和逆變器造成較大的沖擊，通過(guò)按一定速率減小，增加的方法，使電流相位逐漸恢復(fù)正常，并減小波形的畸變。電網(wǎng)恢復(fù)正常后，接通外環(huán)控制，并控制電流波形穩(wěn)定。若電網(wǎng)電壓在規(guī)定時(shí)間未恢復(fù)到規(guī)定范圍內(nèi)，光伏電站可根據(jù)實(shí)際情況或相關(guān)規(guī)定選擇退出并網(wǎng)。

4 仿真研究
通過(guò)Matlab／Simulink仿真平臺(tái)搭建LVRT的仿真電路，采用光伏電池的工程模型模擬光伏電站。C=1 mH，L=3 mH，電網(wǎng)頻率為50 Hz，電網(wǎng)電壓有效值為230 V，電網(wǎng)在0．06 s時(shí)發(fā)生三相電壓跌落，電壓跌落至50V(78％的電壓跌落)，在0．1 s電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常。圖4示出仿真波形。

可見，LVRT期間，光伏電站提供100％的iq，在電壓跌落、電網(wǎng)電壓恢復(fù)、恢復(fù)外環(huán)控制的瞬間，電流都出現(xiàn)了波動(dòng)，但均控制在安全范圍內(nèi)。
在電網(wǎng)電壓恢復(fù)后，id逐漸增加，iq逐漸減小；并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓間的相位差開始逐漸減少；并網(wǎng)電流的幅值先減小后增大。當(dāng)逆變器輸出id逐漸增加至正常值，iq逐漸減小到零，并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓同相時(shí)，即完成了LVRT，可退出LVRT控制模式。

5 實(shí)驗(yàn)
根據(jù)上述控制策略，在一個(gè)20 kW的樣機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該平臺(tái)采用DSP+CPLD為核心的數(shù)字化控制系統(tǒng)，其硬件電路主要由核心控制系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集電路、PWM隔離驅(qū)動(dòng)電路、硬件保護(hù)電路、I／O接口電路、通信電路等輔助電路組成。LVRT期間電壓與電流的波形如圖5所示，逆變器平穩(wěn)安全地完成了LVRT，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本相符，驗(yàn)證了所述控制策略的可行性。

6 結(jié)論
通過(guò)對(duì)光伏逆變器控制策略的改進(jìn)，使光伏電站在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)向電網(wǎng)發(fā)送一定的無(wú)功功率以支撐并網(wǎng)點(diǎn)電壓，實(shí)現(xiàn)低電壓穿越。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，該控制策略可減小低電壓穿越期間逆變器輸出電流波形畸變，尤其是在3個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻的電流波形的畸變，保證了較高的并網(wǎng)電流質(zhì)量和逆變器的安全運(yùn)行。