發(fā)布時間：2019-09-26 14:44

【摘要】：大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中,一般采用多逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)來提高總的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的容量。由于光伏電站的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),隨著并網(wǎng)容量的增加,電網(wǎng)阻抗值相對于某一個光伏發(fā)電單元而言將會被等效放大,從而導(dǎo)致逆變器控制策略失效且并網(wǎng)失敗。文中在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)開關(guān)平均模型的基礎(chǔ)上,詳細(xì)分析了電網(wǎng)阻抗對于逆變器輸出電壓和電流的影響,并針對電網(wǎng)阻抗導(dǎo)致的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定現(xiàn)象,采用虛擬阻抗思想,通過輸出電流反饋,實(shí)現(xiàn)指令電流與輸出電流的協(xié)調(diào)配合,等效消除電網(wǎng)阻抗對并網(wǎng)電壓穩(wěn)定性和并網(wǎng)電能質(zhì)量的影響,從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。最后,通過仿真分析和試驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性。
【圖文】：

采用比例—諧振（ＰＲ）控制器可以實(shí)現(xiàn)對交流信號的無靜差調(diào)節(jié)，且能有效抑制電網(wǎng)諧波［１３－１４］。為了控制器在電網(wǎng)頻率波動時仍能有較好的控制能力，本文在αβ坐標(biāo)系下采用準(zhǔn)ＰＲ控制器對系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)控制框圖見附錄Ａ圖Ａ２。為簡化分析，假設(shè)直流側(cè)電壓不變，為Ｕｄｃ，，有功和無功電流參考值也不變，由于開關(guān)頻率遠(yuǎn)大于基波頻率，可以采用開關(guān)平均模型，此時逆變器等效為一個比例環(huán)節(jié)Ｋｐｗｍ，只對電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行分析，可得到αβ坐標(biāo)系下電流內(nèi)環(huán)控制框圖如圖１所示。圖１逆變器電流內(nèi)環(huán)控制框圖Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｔｒｏｌｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｉｎｎｅｒｃｕｒｒｅｎｔｌｏｏｐ圖１中：各變量已轉(zhuǎn)化到ｓ域，ｋｃ為有源阻尼系數(shù)；Ｖαβ為逆變器輸出電壓；Ｉｉαβ為逆變器輸出電流；Ｉ＊αβ和Ｉαβ分別為電流內(nèi)環(huán)的參考值和實(shí)際值，Ｖｐｖ為逆變器輸出電壓，Ｇｃ（ｓ）為ＰＲ控制器傳遞函數(shù)，表達(dá)式為：Ｇｃ（ｓ）＝ｋｐ＋２ｋｒωｃｓ／（ｓ２＋２ωｃｓ＋ω２０）；Ｌ１，Ｌ２，Ｃ分別為ＬＣＬ濾波器的逆變器側(cè)和電網(wǎng)側(cè)濾波電感及濾波電容。根據(jù)圖１可以得到電流內(nèi)環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)表達(dá)式為：Ｔ＝Ｇｃ（ｓ）ＫｐｗｍＬ１Ｌ２Ｃｓ３＋Ｌ２ＣｋｃＫｐｗｍｓ２＋（Ｌ１＋Ｌ２）ｓ（１）為了提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的容量，大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要采用多逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)［１５］，以內(nèi)蒙古烏拉特后旗４０ＭＷ（峰值功率）大型光伏電站為例，并網(wǎng)

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ２電網(wǎng)阻抗的影響及抑制策略２．１電網(wǎng)阻抗對逆變器輸出的影響根據(jù)上面的分析，由電路理論知識可以得到，當(dāng)實(shí)際并網(wǎng)電流能夠跟蹤參考電流，隨著電網(wǎng)阻抗增大，由于并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓不變，電網(wǎng)阻抗上的壓降增加，逆變器輸出電壓會下降。為方便分析，采用單位功率因數(shù)并網(wǎng)且忽略電網(wǎng)阻抗中的電阻分量，并網(wǎng)側(cè)電壓矢量圖如圖２所示，Ｖｇ為電網(wǎng)相電壓峰值，Ｖｌ為電網(wǎng)電感上的壓降，Ｖｐｖ為逆變器輸出電壓。隨著Ｖｌ增大，Ｖｐｖ由ａ點(diǎn)變?yōu)椋恻c(diǎn)，即逆變器輸出電壓下降。當(dāng)電網(wǎng)阻抗足夠大時，并網(wǎng)點(diǎn)電壓會很小甚至為零。附錄Ａ圖Ａ４為電網(wǎng)電感Ｌｇ變化時逆變器輸出電壓Ｖｐｖ的變化曲線圖，從中可以看出，隨著光伏電站容量不斷增加，逆變器輸出電壓逐漸降低。當(dāng)光伏電站容量增加使得等效電網(wǎng)電感為０．２ｍＨ左右時，逆變器輸出電壓已降低到正常值的９０％左右，若繼續(xù)增加系統(tǒng)容量，逆變器輸出電壓將會持續(xù)降低，從電網(wǎng)吸收的無功功率逐漸增加，且過低的電壓將會使系統(tǒng)因保護(hù)作用而跳閘。因此，在光伏電站擴(kuò)容的情況下，很有可能會使系統(tǒng)運(yùn)行點(diǎn)趨近ｃ點(diǎn)，從而導(dǎo)致并網(wǎng)電能質(zhì)量降低，甚至系統(tǒng)振蕩而并網(wǎng)失敗。圖２并網(wǎng)側(cè)電壓矢量圖Ｆｉｇ．２Ｖｏｌｔａｇｅｖｅｃｔｏｒｄｉａｇｒａｍｏｎｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｉｄｅ由于在只考慮電網(wǎng)電感的情況下，逆變器輸出電壓、電感上壓降及電網(wǎng)電壓滿足直角三角形關(guān)系，因此逆變器輸出電壓可以表示為：Ｖｐｖ＝Ｖ２ｇ－Ｖ２i幔歟ǎ常┫勻�，栽懤_繆共槐淶那榭魷攏綹猩涎菇檔納仙溝媚姹淦魘涑齙繆菇檔�，�

本文編號：2542209