谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制研究
发布时间：2020-12-06 04:14
并网导则要求并网逆变器故障穿越过程中向电网注入功率帮助电网电压恢复。然而实际电网存在低次谐波,注入电网的有功和无功功率通过线路阻抗将影响公共耦合点电压质量,降低并网系统运行可靠性。针对此问题,分析电网电压谐波分量对公共耦合点电压的影响,然后提出一种公共耦合点电压恢复控制策略,通过调节正序负序和谐波控制系数改善公共耦合点电压质量。最后对传统方案和提出的方案进行实验研究,实验结果验证了提出方法的有效性。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2017年17期 第5118-5124+5231页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
电网电压Fig.5Gridvoltage
5122中国电机工程学报第37卷表2功率和调节系数Tab.2Powerandadjustmentcoefficient时间注入功率调节系数T/sP*/WQ*/Vark+0.0~0.15500010.15~0.255007000.90.25~0.355004000.50.35~0.55004000.1序分量由于功率参考减小而降低。但调节正序系数k+由0.5变为0.1，则负序调节系数由0.5增大至0.9，此时公共耦合点电压负序分量进一步衰减，可见k+变小对衰减负序分量更为有利。值得注意的是，传(a)PCC电压A相电压幅值(10V/div)C相电压幅值(10V/div)B相电压幅值(10V/div)100V(b)PCC电压峰值电压正序分量(10V/div)不平衡度n(10%/div)电压负序分量(10V/div)(c)PCC电压正序/负序分量和不平衡度电压五次谐波幅值(10V/div)调节系数k+(0.5pu/div)并网电流五次谐波幅值(0.5A/div)(d)5次谐波含量(e)并网电流(2.5A/div)有功功率P(500W/div)无功功率Q(500Var/div)(f)输出功率图6传统控制方案Fig.6Conventionalcontrolsolution统方案无论如何控制调节系数，PCC电压中的五次谐波含量不变，并网电流中的五次谐波含量也未发生变化，无法实现公共耦合点电压谐波电能质量改善。图7为提出方案的实验结果，可以看出，0.15s注入700Var无功功率后系统可以实现公共耦合点电压正序分量上升，负序分量下降，电压不平衡度减校0.25s后减小无功参考为400Var，k+由0.5变为0.1，此时公共耦合点电压正序分量由于功率参考减小而降低，负序分量由于调节系数k+减小而进一步衰减。说明本文提出的方法具有公共耦合点电
第17期郭小强等：谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制研究5123压正序分量恢复和负序分量衰减的功能。另一方面，本文提出的控制策略引入了谐波调节系数，如图7(f)所示，随着谐波调节系数的增大，(a)PCC电压C相电压幅值(10V/div)B相电压幅值(10V/div)A相电压幅值(10V/div)100V(b)PCC电压峰值电压正序分量(10V/div)不平衡度n(10%/div)电压负序分量(10V/div)调节系数k+(0.5pu/div)(c)PCC电压正序/负序分量和不平衡度(d)并网电流(2.5A/div)有功功率P(500W/div)无功功率Q(500Var/div)(e)输出功率电压五次谐波幅值(10V/div)调节系数k5(0.5pu/div)并网电流五次谐波幅值(0.5A/div)(f)5次谐波含量图7提出控制方案Fig.7Proposedcontrolsolution公共耦合点电压谐波含量随之降低。从而验证了提出方案在改善公共耦合点电压谐波含量方面的有效性。3结论本文针对谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制策略进行了理论分析和实验研究。实验结果表明：和传统方法相比，提出的控制策略不仅可以实现公共耦合点电压正序分量恢复和负序分量衰减的调节功能，还可以减小公共耦合点电压谐波含量，改善了系统电能质量，提高了系统故障穿越能力。参考文献[1]ChiduralaA，KumarSahaT，MithulananthanN．Harmonicimpactofhighpenetrationphotovoltaicsystemonunbalanceddistributionnetworks–learningfromanurbanphotovoltaicnetwork[J]．IETRenewablePowerGeneration，2016，10(4)：485-494．[2]张兴，余畅舟，刘芳，等．光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析[J]．中国电机工程学报，2014，34(3)：336-345．ZhangXing，YuChangzhou，LiuFang，etal．Modelingandresonanceanalysisofmulti-
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能并网逆变器故障穿越控制策略[J]. 陈亚爱,刘劲东,周京华. 中国电机工程学报. 2014(21)
[2]不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略[J]. 郭小强,张学,卢志刚,王宝诚,漆汉宏,孙孝峰. 中国电机工程学报. 2014(03)
[3]光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析[J]. 张兴,余畅舟,刘芳,李飞,徐海珍,汪杨俊,倪华. 中国电机工程学报. 2014(03)
[4]大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]. 丁明,王伟胜,王秀丽,宋云亭,陈得治,孙鸣. 中国电机工程学报. 2014(01)
[5]基于ANF-PLL的电网电压基波正负序分离方法[J]. 杜雄,郭宏达,孙鹏菊,周雒维. 中国电机工程学报. 2013(27)
[6]多并网逆变器与电网的谐波交互建模与分析[J]. 许德志,汪飞,毛华龙,阮毅,张巍. 中国电机工程学报. 2013(12)
[7]一种可再生能源并网逆变器的多谐振PR电流控制技术[J]. 杭丽君,李宾,黄龙,姚文熙,吕征宇. 中国电机工程学报. 2012(12)
[8]电网故障时电力电子变流器的直接解耦同步法[J]. 刘森森,杭丽君,姚文熙,吕征宇. 中国电机工程学报. 2011(21)
本文编号：2900703
【文章来源】：中国电机工程学报. 2017年17期 第5118-5124+5231页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
电网电压Fig.5Gridvoltage
5122中国电机工程学报第37卷表2功率和调节系数Tab.2Powerandadjustmentcoefficient时间注入功率调节系数T/sP*/WQ*/Vark+0.0~0.15500010.15~0.255007000.90.25~0.355004000.50.35~0.55004000.1序分量由于功率参考减小而降低。但调节正序系数k+由0.5变为0.1，则负序调节系数由0.5增大至0.9，此时公共耦合点电压负序分量进一步衰减，可见k+变小对衰减负序分量更为有利。值得注意的是，传(a)PCC电压A相电压幅值(10V/div)C相电压幅值(10V/div)B相电压幅值(10V/div)100V(b)PCC电压峰值电压正序分量(10V/div)不平衡度n(10%/div)电压负序分量(10V/div)(c)PCC电压正序/负序分量和不平衡度电压五次谐波幅值(10V/div)调节系数k+(0.5pu/div)并网电流五次谐波幅值(0.5A/div)(d)5次谐波含量(e)并网电流(2.5A/div)有功功率P(500W/div)无功功率Q(500Var/div)(f)输出功率图6传统控制方案Fig.6Conventionalcontrolsolution统方案无论如何控制调节系数，PCC电压中的五次谐波含量不变，并网电流中的五次谐波含量也未发生变化，无法实现公共耦合点电压谐波电能质量改善。图7为提出方案的实验结果，可以看出，0.15s注入700Var无功功率后系统可以实现公共耦合点电压正序分量上升，负序分量下降，电压不平衡度减校0.25s后减小无功参考为400Var，k+由0.5变为0.1，此时公共耦合点电压正序分量由于功率参考减小而降低，负序分量由于调节系数k+减小而进一步衰减。说明本文提出的方法具有公共耦合点电
第17期郭小强等：谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制研究5123压正序分量恢复和负序分量衰减的功能。另一方面，本文提出的控制策略引入了谐波调节系数，如图7(f)所示，随着谐波调节系数的增大，(a)PCC电压C相电压幅值(10V/div)B相电压幅值(10V/div)A相电压幅值(10V/div)100V(b)PCC电压峰值电压正序分量(10V/div)不平衡度n(10%/div)电压负序分量(10V/div)调节系数k+(0.5pu/div)(c)PCC电压正序/负序分量和不平衡度(d)并网电流(2.5A/div)有功功率P(500W/div)无功功率Q(500Var/div)(e)输出功率电压五次谐波幅值(10V/div)调节系数k5(0.5pu/div)并网电流五次谐波幅值(0.5A/div)(f)5次谐波含量图7提出控制方案Fig.7Proposedcontrolsolution公共耦合点电压谐波含量随之降低。从而验证了提出方案在改善公共耦合点电压谐波含量方面的有效性。3结论本文针对谐波不平衡电网电压情况下三相并网逆变器故障穿越控制策略进行了理论分析和实验研究。实验结果表明：和传统方法相比，提出的控制策略不仅可以实现公共耦合点电压正序分量恢复和负序分量衰减的调节功能，还可以减小公共耦合点电压谐波含量，改善了系统电能质量，提高了系统故障穿越能力。参考文献[1]ChiduralaA，KumarSahaT，MithulananthanN．Harmonicimpactofhighpenetrationphotovoltaicsystemonunbalanceddistributionnetworks–learningfromanurbanphotovoltaicnetwork[J]．IETRenewablePowerGeneration，2016，10(4)：485-494．[2]张兴，余畅舟，刘芳，等．光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析[J]．中国电机工程学报，2014，34(3)：336-345．ZhangXing，YuChangzhou，LiuFang，etal．Modelingandresonanceanalysisofmulti-
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能并网逆变器故障穿越控制策略[J]. 陈亚爱,刘劲东,周京华. 中国电机工程学报. 2014(21)
[2]不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略[J]. 郭小强,张学,卢志刚,王宝诚,漆汉宏,孙孝峰. 中国电机工程学报. 2014(03)
[3]光伏并网多逆变器并联建模及谐振分析[J]. 张兴,余畅舟,刘芳,李飞,徐海珍,汪杨俊,倪华. 中国电机工程学报. 2014(03)
[4]大规模光伏发电对电力系统影响综述[J]. 丁明,王伟胜,王秀丽,宋云亭,陈得治,孙鸣. 中国电机工程学报. 2014(01)
[5]基于ANF-PLL的电网电压基波正负序分离方法[J]. 杜雄,郭宏达,孙鹏菊,周雒维. 中国电机工程学报. 2013(27)
[6]多并网逆变器与电网的谐波交互建模与分析[J]. 许德志,汪飞,毛华龙,阮毅,张巍. 中国电机工程学报. 2013(12)
[7]一种可再生能源并网逆变器的多谐振PR电流控制技术[J]. 杭丽君,李宾,黄龙,姚文熙,吕征宇. 中国电机工程学报. 2012(12)
[8]电网故障时电力电子变流器的直接解耦同步法[J]. 刘森森,杭丽君,姚文熙,吕征宇. 中国电机工程学报. 2011(21)
本文编号：2900703
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