配电光伏网并网逆变器电压控制策略研究及其实现

发表时间:2020/12/10   来源:《当代电力文化》2020年21期   作者:瞿瑚
[导读] 在分布式光伏发电系统中,并网逆变器起着至关重要的作用
        瞿瑚
        陕能榆林清洁能源开发有限公司 陕西省榆林市 719000
        摘要:在分布式光伏发电系统中,并网逆变器起着至关重要的作用,因此为了降低改电压,专门提出光伏并网逆变器并联时电压功率控制策略,然后专门分析了仿真实现。针对不同光伏并网逆变器在并网的时候出现的电流与电压进行测试,然后通过线路阻抗测试法针对线路2与线路1两者之间的线路阻抗进行测试,这样才能确保光伏电源安全稳定的进行并网运行。通过仿真分析不难看出,在0.1秒时间内2个并联逆变器以功率均分的方式分别实现并网运行状态;在到达0.1秒的时候系统将发生电流扰动情况,从0.3秒之后所有参数开始回归至正常状态;0.4~0.6秒时线路1与线路2输出功率分别达到2.15~10.5KV·A,网点线有效电压达到406V,与电压偏差条件保持一致。
关键词:配电光伏网;并网逆变器;电压控制策略;实现
引言
        通过光伏发电系统为电网供电属于最常见的分布式电源组成结构,优势比较明显,不会对环境造成污染,而且安装过程相当顺利。不过需要注意的是,在光伏发电系统并网时会将之前的运行环境进行改变,光伏发电自身具备间歇性以及波动性等典型特征,因此可能导致电能质量有所下降。对配电网里面的分布式光伏发电系统来说,伴随着光伏渗透率的不断提升,电网运作可能出现不少问题,复杂性也越来越高,因此电能质量往往会受到影响,电气设备整体经济性能也会受到干扰,因此一定要对配电网运行状况给予高度关注。在分析配电网线路电阻压降在过程中,配电网系统电能质量影响的关键要素为电压,同时光伏出力也会受到外界因素的明显影响,因此一旦系统发生故障很有可能导致电网电压越限。低压配电网系统线路由于受到阻抗影响,随着光伏渗透率的不断提升,很有可能导致逆变器出线电压越限的现象,导致电网稳定性大受影响,甚至在某些条件下无法与光伏系统再次对接。为了解决上面这些问题,需要深入分析逆变器并网电压运作质量,在此基础上确保与传统电网更好的协调工作。
        为了确保分布式光伏发电系统更好的发挥出自身优势,同时确保电网运行的平稳安全,咋会出最佳性能,需要有效控制并网电压,为了对配电网性能进行更好的改善要对并网性能进行调整并加以优化。对配电网来说,一旦线路电阻相比健康获得更大的结果,往往导致馈线潮流方向降压不断降低,光伏逆变器一旦实施并网之后,伴随着光伏出力的不断提升并网点电压可能随之升高,达到预设值之后很容易导致网点电压超出上限,
         1 光伏并网逆变器并联时电压功率控制策略
         1.1 线路阻抗匹配时控制策略
        近几年分布式光伏电源分布率越来越广,电网连接模式也随之发生了很大变化,一般要借助多种连接方式才能实现并网效果,确保电网系统的稳定不间断供电。由于发电单元数量非常多,因此要配备交流转换器以及直流转换器,通过PCC公共点让交流母线与变压器进行对接。通过并联的方式让光伏并网逆变器进行对接,然后按照并网系统进行处理,本文对两个逆变器进行并联对接,然后对PQ(U)电压功率控制模式展开深入探究。在实际运作环节有的电网线路使用时间过长发生老化现象,导致设定线路与真实线路阻抗出现显著差异,因为实际线路阻抗并不知晓,因此本文对本地信号预测线路阻抗展开深入探讨,同时对电源线路阻抗数据进行识别,以线路阻抗作为基础进行计算,就可以获得PQ(U)电压功率。结合控制策略对电压功率控制模式加以确认,在此基础上探讨线路阻抗不匹配以及匹配两种模式下调控并联逆变器电压功率模式,采取有效监控对策确保光伏并网逆变器都能够与电网电压偏差需求保持一致,同时在参数上不能有任何偏差。


        在光伏并网运行过程中,逆变器1以及逆变器2与传输线路时间将形成阻抗,同时满足关系式R1= R2、X1=X2。目前假设相同时间内光伏出力大小一样,电网公共耦合点电压始终保持恒定不变,以此可以对逆变器1以及逆变器2输出功率大小进行判断,也就是逆变器电压质量保持对等的前提下,逆变器1、逆变器2通过功率均分模式担负共同的负荷,这样两个逆变器才能并网运行。
1.2 线路阻抗不匹配时控制策略
        为了对光伏并网逆变器并联运行特征进行分析,本文主要选择了逆变器1、逆变器2两个逆变器,通过并联模式对得PQ(U)电压功率调控方式进行分析,并网之后就可以获得相关结构。通过相关分析可以发现,不管线路阻抗有没有实现相互匹配,利用并联就能够获得PQ(U)电压功率控制策略,在此基础上对并网电压展开精准控制避免出现任何偏差,有助于逆变器严格遵循相关功率均分的模式稳定运作。
2 仿真结果分析
        通过逆变器对不同分布式光伏电源进行交流以及直流转换,针对逆变器调控通常要严格遵循PQ(U)进行操作,通过光伏系统以及相关并联方式构建模型。针对不同光伏并网逆变器在并网之后的电流与电压进行测试,然后通过不同线路阻抗测试法针对传输线路1以及2彼此线路阻抗进行分析,结合测试所得的线路阻抗对逆变器运行参数严格控制,这样就可以与光伏电源净网运作条件保持一致。在这个过程中传输线路1以及传输线路2阻抗形成环节就能够相互匹配,逆变器以功率均分的模式保证电网负荷的正常运作。对并网点电压上限进行仿真测试,以此为基础检测对逆变器正常运行带来的影响,这样就可以得到比较精准的仿真数值,同时也能够获得在良好匹配条件下的仿真波形图。
        针对仿真波形图条件下的并网线路有效电压进行分析,同时对武功功力以及有功功率加以计算,就可以看出线路2在运行过程中对应的所有参数值。在0.1秒的时间之内,所有光伏出力数值大小都为2.7KW,逆变器1以及逆变器2输送功率数值大小都是2.7KV·A。针对两个逆变器通过功率均分的模式并网运行,由此可以计算出有效电压大小为412V;当到达0.1秒的时候系统就会发生电流扰动,电流扰动时间为0.2米,紧接着开启阻抗观测环功能对传输线路阻抗值大小进行分辨,从0.3秒之后系统所有参数开始回归至正常;0.4秒到0.6秒之间选择使用PQ(U)这种控制模式,光伏出力数值大小始终保持稳定不变,此时线路1以及线路2输出功率大小均保持在2.15~10.5KV·A之间,而且也能够获得电网出力-3.8+1.1KV·A,这个时候网点线有效电压的数值大小为4.6V,与电压偏差条件保持一致。
3 总结
        1)针对各个光伏并网逆变器在并网环节形成的电流以及电压进行测试,然后通过线路阻抗测试的模式对传输线路1及其传输线路2线路阻抗进行分析,这样就可以与光伏电源并网运作条件始终保持一致,不会出现任何偏差.
        2)在0.1秒的时间里面,并联逆变器1以及逆变器2将严格遵循功率均分的模式并网运行到达0.1秒时系统发生电流扰动,电流扰动时间为0.2米,0.3秒后系统所有参数开始回归至正常;0.4秒到0.6秒之间选择使用PQ(U)这种控制模式,线路1以及线路2输出功率大小均保持在2.15~10.5KV·A之间,而且也能够获得电网出力-3.8+1.1KV·A,与电压偏差条件保持一致。
参考文献
[1]杜长军,田丽楠,马文营,张楠,钱叶牛.配电光伏网并网逆变器电压控制策略研究及其实现[J].微型电脑应用,2020,36(10):148-151.
[2]刘毓鑫,谢运祥,张峰,胡嘉威.一种新型T型逆变器模型预测功率控制[J].电力电子技术,2020,54(10):83-86.
[3]卫楚奇,石磊,周百灵,李伟祚.电压型与电流型逆变器序阻抗建模与分析[J].电力电子技术,2020,54(10):1
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