基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置

专利名称：基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202111376589.1

专利申请（专利权）人：华能大理风力发电有限公司洱源分公司,中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司,华能新能源股份有限公司
权利人地址：云南省大理白族自治州洱源县右所镇焦石村民委员会

专利发明（设计）人：彭文博,肖平,赵东明,李晓磊,陈雄飞,田鸿翔,虞祥瑞,高虎

专利摘要：本申请提出一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置，基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。由此，本申请提供的方法，提高了电压跌落时光伏逆变器的输出，同时还提高了系统的适应性和稳定性。

主权利要求：
1.一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法，其特征在于，包括：基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；
当所述电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于所述系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得所述逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量；
所述方法还包括：
建立中压隔离型光伏逆变器模型；
所述中压隔离型光伏逆变器模型用于：
当所述电网电压发生不对称跌落，分析所述中压隔离型光伏逆变器的输入输出特性以及组串的稳定性；
确定基于功率控制的中压隔离型光伏逆变器的电能质量控制技术，实现中压隔离型光伏逆变器的输出；
当所述电网电压跌落，确定中压隔离型光伏逆变器的输出电流峰值控制策略，实现中压隔离型光伏逆变器在电网故障下持续运行；
当所述电网电压正常运行，分析逆变器电能输出控制策略；
当并网点电压发生故障导致的并网点电压不平衡时，分析中压隔离型光伏逆变器输出特性与运行稳定性，同时确定基于功率控制的光伏逆变器输出电流峰值控制策略，提高故障时光伏逆变器的输出；
建立dq坐标下的数学模型，确定中压隔离型光伏逆变器并网控制策略，实现正常电网情况下的光伏并网控制；
当电网电压跌落，建立基于零序电流补偿和基于有功电流注入的隔离光伏逆变器低电压穿越控制策略，并分析当电网发生对称和不对称电压跌落时，仿真分析所建立的低电压穿越控制策略是否能够对跌落电压进行检测并控制,使系统具有低电压穿越能力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述电网电压发生不对称跌落，基于SOGI锁相环技术分离提取所述电网电压的正负序量，并确定电网正序电压矢量定向控制的方法，以保证电压跌落期间并网光伏系统的稳定运行。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述电网电压发生对称跌落，分析所述光伏系统不稳定现象的发生机理，以获得保证光伏系统正常运行的无功电流边界条件，并基于所述无功电流边界条件确定出光伏逆变器LVRT控制方法。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：建立柔性升压光伏系统输入输出特性模型；
所述柔性升压光伏系统输入输出特性模型用于：
分析所述柔性升压光伏系统输入输出特性模型的漏电流机理及抑制措施，并研究柔性升压光伏系统输入输出特性模型的故障失效机理；
分析组件级故障时柔性升压光伏系统的暂态运行特性，建立主动容错控制技术；
研究智能并网控制策略；
分析并网光伏系统对于电网稳定性影响；
在柔性升压光伏系统并网后研究电网侧故障光伏系统输出特性变化；
通过研究低电压穿越控制技术保证光伏系统不脱网，实现智能分层容错控制技术。
5.一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制装置，其特征在于，包括：检测模块，用于基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；
处理模块，用于当所述电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于所述系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得所述逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量；
所述装置还用于：
建立中压隔离型光伏逆变器模型；
所述中压隔离型光伏逆变器模型用于：
当所述电网电压发生不对称跌落，分析所述中压隔离型光伏逆变器的输入输出特性以及组串的稳定性；
确定基于功率控制的中压隔离型光伏逆变器的电能质量控制技术，实现中压隔离型光伏逆变器的输出；
当所述电网电压跌落，确定中压隔离型光伏逆变器的输出电流峰值控制策略，实现中压隔离型光伏逆变器在电网故障下持续运行；
当所述电网电压正常运行，分析逆变器电能输出控制策略；
当并网点电压发生故障导致的并网点电压不平衡时，分析中压隔离型光伏逆变器输出特性与运行稳定性，同时确定基于功率控制的光伏逆变器输出电流峰值控制策略，提高故障时光伏逆变器的输出；
建立dq坐标下的数学模型，确定中压隔离型光伏逆变器并网控制策略，实现正常电网情况下的光伏并网控制；
当电网电压跌落，建立基于零序电流补偿和基于有功电流注入的隔离光伏逆变器低电压穿越控制策略，并分析当电网发生对称和不对称电压跌落时，仿真分析所建立的低电压穿越控制策略是否能够对跌落电压进行检测并控制,使系统具有低电压穿越能力。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还用于：当所述电网电压发生不对称跌落，基于SOGI锁相环技术分离提取所述电网电压的正负序量，并确定电网正序电压矢量定向控制的方法，以保证电压跌落期间并网光伏系统的稳定运行。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还用于：当所述电网电压发生对称跌落，分析所述光伏系统不稳定现象的发生机理，以获得保证光伏系统正常运行的无功电流边界条件，并基于所述无功电流边界条件确定出光伏逆变器LVRT控制方法。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还用于：建立柔性升压光伏系统输入输出特性模型；
所述柔性升压光伏系统输入输出特性模型用于：
分析所述柔性升压光伏系统输入输出特性模型的漏电流机理及抑制措施，并研究柔性升压光伏系统输入输出特性模型的故障失效机理；
分析组件级故障时柔性升压光伏系统的暂态运行特性，建立主动容错控制技术；
研究智能并网控制策略；
分析并网光伏系统对于电网稳定性影响；
在柔性升压光伏系统并网后研究电网侧故障光伏系统输出特性变化；
通过研究低电压穿越控制技术保证光伏系统不脱网，实现智能分层容错控制技术。 说明书 : 基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置技术领域[0001] 本申请涉及电力领域，尤其涉及一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置。背景技术[0002] 随着光伏发电的推广，柔性升压光伏系统得到了广泛的应用，但由于环境等因素使得对光伏系统的并网中对低电压穿越的要求越来越高。其中，低电压穿越(LVRT),是指在光伏并网点电压跌落的时,光伏设备能够保持并网,并向电网提供一定的无功功率，直到电网恢复正常，从而穿越这个低电压时间区域。[0003] 相关技术中，基于传统的VSC的光伏并网的低电压穿越技术在移动的是受会出现不适应的情况，从而限制了无功率发出的大小。因此，如何基于柔性升压并网光伏系统进行低电压穿越控制是亟需解决的问题。发明内容[0004] 本申请提供一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置，以提出一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法。[0005] 本申请第一方面实施例提出一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法，包括：[0006] 基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；[0007] 当所述电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于所述系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得所述逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。[0008] 本申请第二方面实施例提出一种基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制装置，包括：[0009] 检测模块，用于基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；[0010] 处理模块，用于当所述电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于所述系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得所述逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。[0011] 本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：[0012] 本申请提出的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置，基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。由此，本申请提供的方法，提高了电压跌落时光伏逆变器的输出，同时还提高了系统的适应性和稳定性。[0013] 本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明[0014] 本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：[0015] 图1为根据本申请一个实施例提供的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法的流程示意图；[0016] 图2为根据本申请一个实施例提供的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制装置的结构示意图。具体实施方式[0017] 下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。[0018] 本申请提出的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置，基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。由此，本申请提供的方法，提高了电压跌落时光伏逆变器的输出，同时还提高了系统的适应性和稳定性。[0019] 下面参考附图描述本申请实施例的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法及装置。[0020] 实施例一[0021] 图1为根据本申请一个实施例提供的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法的流程示意图，如图1所示，所述方法可以包括：[0022] 步骤101、基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落。[0023] 步骤102、当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。[0024] 其中，在本公开的实施例中，电网电压发生跌落可以包括电网电压发生不对称跌落和电网电压发生对称跌落。[0025] 具体的，在本公开的实施例中，当电网电压发生不对称跌落时，则基于SOGI锁相环技术分离提取电网电压的正负序量，并确定电网正序电压矢量定向控制的方法，以保证电压跌落期间并网光伏系统的稳定运行。[0026] 以及，在本公开的实施例中，当电网电压发生对称跌落时，则分析光伏系统不稳定现象的发生机理，以获得保证光伏系统正常运行的无功电流边界条件，并基于无功电流边界条件确定出光伏逆变器LVRT控制方法。[0027] 进一步地，在本公开的实施例中，判断电网电压发生不对称跌落还是对称跌落之后，还需要建立柔性升压光伏系统输入输出特性模型。以及，柔性升压光伏系统输入输出特性模型用于：[0028] 分析柔性升压光伏系统输入输出特性模型的漏电流机理及抑制措施，并研究柔性升压光伏系统输入输出特性模型的故障失效机理；[0029] 分析组件级故障时柔性升压光伏系统的暂态运行特性，建立主动容错控制技术；[0030] 研究高可靠性智能并网控制策略；[0031] 分析并网光伏系统对于电网稳定性影响；[0032] 在柔性升压光伏系统并网后研究电网侧故障光伏系统输出特性变化；[0033] 通过研究低电压穿越控制技术保证光伏系统不脱网，实现智能分层容错控制技术。[0034] 进一步地，在本公开的实施例中，基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制的方法，还需要建立中压隔离型光伏逆变器模型。以及，中压隔离型光伏逆变器模型用于：[0035] 当电网电压发生不对称跌落，分析中压隔离型光伏逆变器的输入输出特性以及组串的稳定性；[0036] 确定合理的基于功率控制的中压隔离型光伏逆变器的电能质量控制技术，实现中压隔离型光伏逆变器有更高质量的输出；[0037] 当电网电压跌落，确定中压隔离型光伏逆变器的输出电流峰值控制策略，实现中压隔离型光伏逆变器在电网故障下可以持续运行；[0038] 当电网电压正常运行，分析逆变器高质量电能输出控制策略；[0039] 当并网点电压发生故障导致的并网点电压不平衡时，分析中压隔离型光伏逆变器输出特性与运行稳定性，同时确定基于功率控制的光伏逆变器输出电流峰值控制策略，提高故障时光伏逆变器的输出；[0040] 建立dq坐标下的数学模型，确定中压隔离型光伏逆变器并网控制策略，实现正常电网情况下的光伏并网控制；[0041] 当电网电压跌落，建立基于零序电流补偿和基于有功电流注入的隔离光伏逆变器低电压穿越控制策略，并分析当电网发生对称和不对称电压跌落时，仿真分析所建立的低电压穿越控制策略是否可以能够对跌落电压进行检测并控制,使系统具有低电压穿越能力，对系统的适应性和稳定性的提高程度。[0042] 本申请提出的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制方法，基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。由此，本申请提供的方法，提高了电压跌落时光伏逆变器的输出，同时还提高了系统的适应性和稳定性。[0043] 图2为根据本申请一个实施例提供的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制装置的流程示意图，如图2所示，所述装置可以包括：[0044] 检测模块201，用于基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；[0045] 处理模块202，用于当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。[0046] 其中，在本公开的实施例中，上述装置还用于：[0047] 当电网电压发生不对称跌落，基于SOGI锁相环技术分离提取电网电压的正负序量，并确定电网正序电压矢量定向控制的方法，以保证电压跌落期间并网光伏系统的稳定运行。[0048] 进一步地，在本公开的实施例中，上述装置还用于：[0049] 当电网电压发生对称跌落，分析光伏系统不稳定现象的发生机理，以获得保证光伏系统正常运行的无功电流边界条件，并基于无功电流边界条件确定出光伏逆变器LVRT控制方法。[0050] 进一步地，在本公开的实施例中，上述装置还用于：[0051] 建立柔性升压光伏系统输入输出特性模型；[0052] 柔性升压光伏系统输入输出特性模型用于：[0053] 分析柔性升压光伏系统输入输出特性模型的漏电流机理及抑制措施，并研究柔性升压光伏系统输入输出特性模型的故障失效机理；[0054] 分析组件级故障时柔性升压光伏系统的暂态运行特性，建立主动容错控制技术；[0055] 研究高可靠性智能并网控制策略；[0056] 分析并网光伏系统对于电网稳定性影响；[0057] 在柔性升压光伏系统并网后研究电网侧故障光伏系统输出特性变化；[0058] 通过研究低电压穿越控制技术保证光伏系统不脱网，实现智能分层容错控制技术。[0059] 进一步地，在本公开的实施例中，上述装置还用于：[0060] 建立中压隔离型光伏逆变器模型；[0061] 中压隔离型光伏逆变器模型用于：[0062] 当电网电压发生不对称跌落，分析中压隔离型光伏逆变器的输入输出特性以及组串的稳定性；[0063] 确定合理的基于功率控制的中压隔离型光伏逆变器的电能质量控制技术，实现中压隔离型光伏逆变器有更高质量的输出；[0064] 当电网电压跌落，确定中压隔离型光伏逆变器的输出电流峰值控制策略，实现中压隔离型光伏逆变器在电网故障下可以持续运行；[0065] 当电网电压正常运行，分析逆变器高质量电能输出控制策略；[0066] 当并网点电压发生故障导致的并网点电压不平衡时，分析中压隔离型光伏逆变器输出特性与运行稳定性，同时确定基于功率控制的光伏逆变器输出电流峰值控制策略，提高故障时光伏逆变器的输出；[0067] 建立dq坐标下的数学模型，确定中压隔离型光伏逆变器并网控制策略，实现正常电网情况下的光伏并网控制；[0068] 当电网电压跌落，建立基于零序电流补偿和基于有功电流注入的隔离光伏逆变器低电压穿越控制策略，并分析当电网发生对称和不对称电压跌落时，仿真分析所建立的低电压穿越控制策略是否可以能够对跌落电压进行检测并控制,使系统具有低电压穿越能力，对系统的适应性和稳定性的提高程度。[0069] 本申请提出的基于柔性升压并网光伏系统的低电压穿越控制装置，基于一阶惯性滤波正序分离的锁相控制技术对电网电压进行检测，以检测电网电压是否跌落；当电网电压发生跌落，通过改进的瞬时对称分量法提取出电压的正序分量，并在基于系统中配置储能装置的基础上，控制逆变器两端功率的平衡，使得逆变器输出支撑低电压穿越的无功分量。由此，本申请提供的方法，提高了电压跌落时光伏逆变器的输出，同时还提高了系统的适应性和稳定性。[0070] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。[0071] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。[0072] 尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

专利地区：云南

专利申请日期：2021-11-19

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114336653B