大型光伏电站低电压穿越技术研究

摘要

随着传统能源危机的日益严峻，世界各国致力于新能源的开发利用。太阳能以其丰富、清洁、低廉的独特优势受到人们的青睐，光伏发电成为利用太阳能的主要形式。随着并网光伏电站装机容量的不断增加，为减小并网对电网的冲击和影响，必须对光伏并网提出一系列技术要求，低电压穿越能力是其中一项非常重要的指标。本文以大型并网光伏电站低电压穿越技术为研究内容，作了如下工作:
　　介绍了国内外光伏并网低电压穿越要求和基于储能设备、无功补偿设备、无功电流电压支撑三种实现低电压穿越的典型方法，按照实现方式基于阻抗形式、变压器形式和电力电子变换形式对低电压穿越测试装置进行了分类说明。
　　研究了基于dq锁相环的电压跌落检测方法，针对电压负序分量导致常规方法无法检测电压不对称跌落的问题，采用二阶广义积分(SOGI)法进行电压信号相序分离只让正序分量进入锁相环对常规方法进行改进，仿真结果表明改进方法对电压三相对称和不对称跌落故障均能实现快速准确检测，验证了该方法的可行性。
　　分析了三相电压型并网逆变器的拓扑结构、工作原理，建立了其在dq坐标系下的数学模型，研究了光伏电站正常并网运行时逆变器的双闭环控制策略。分析得知并网点电压跌落时逆变器电网侧电流突增是导致光伏电站脱网的直接原因，进而在双闭环控制策略的基础上提出了能抑制逆变器输出电流增大，且能发出无功支撑电网恢复的LVRT有功电流控制策略。Simulink仿真结果表明有功电流控制策略可有效抑制电压跌落引起的逆变器输出电流的增大，并能对电网提供支撑，提高光伏电站并网运行可靠性。
　　在Matlab/simulink中搭建基于无源电抗器装置的低电压穿越测试系统模型，模拟不同电压跌落深度对某光伏电站的500kW并网逆变器进行仿真测试，给出了测试装置的拓扑结构和工作原理，推导了测试装置中无源电抗最小总和的计算方法，仿真结果验证了待测逆变器具有较强的低电压穿越能力和该装置用于低电压穿越测试的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第二章 光伏并网低电压穿越技术概述

2．1 光伏并网低电压穿越要求

2．1．1 国外光伏并网低电压穿越要求

2．1．2 国内光伏并网低电压穿越要求

2．2 低电压穿越方法

2．2．1 基于储能设备的方法

2．2．2 基于无功补偿设备的方法

2．2．3 基于无功电流电压支撑的控制策略

2．3 低电压穿越测试装置分类

2．3．1 基于阻抗形式的测试装置

2．3．2 基于变压器形式的测试装置

2．3．3 基于电力电子变换形式的测试装置

2．4 小结

第三章 电压跌落检测方法研究

3．1 电压跌落检测方法

3．1．1 有效值计算法

3．1．2 峰值电压法

3．1．3 基波分量法

3．1．4 小波变换法

3．2 基于dq锁相环的电压跌落检测方法

3．2．1 常规dq锁相环电压跌落检测方法

3．2．2 改进的dq锁相环电压跌落检测方法

3．3 基于dq锁相环的电压跌落检测方法仿真研究

3．3．1 常规dq锁相环的电压跌落检测方法仿真

3．3．2 改进的dq锁相环电压跌落检测方法仿真

3．4 小结

第四章 并网逆变器低电压穿越控制策略研究

4．1 并网逆变器建模

4．1．1 并网逆变器拓扑结构及工作原理

4．1．2 同步旋转坐标系下的数学模型

4．2 逆变器双闭环控制策略研究

4．2．1 双闭环控制策略原理

4．2．2 电流内环设计

4．2．3 电压外环设计

4．2．4 仿真及结果分析

4．3 低电压穿越有功电流控制策略

4．3．1 有功电流控制策略原理

4．3．2 控制参数整定

4．3．3 仿真及结果分析

4．4 小结

第五章 并网逆变器低电压穿越测试

5．1 测试原理及主电路拓扑

5．2 电抗器参数整定

5．3 仿真及结果分析

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

个人简介及发表论文情况