PDF《具有不对称故障穿越能力逆变型新能源电源故障电流特性》

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1 2 ] 通过计及故障过程中逆变器暂态控 制策略影响, 揭示了I I R E G 对称短路电流特性, 但 并未涉及不对称短路电流特性, 这是由于文中逆变 器暂态控制并不能有效应用于电网不对称故障场 景.针对不对称故障, 文献[

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1 4] 结合改进的逆变 器暂态正序控制策略, 分析了I I R E G 不对称故障电 流特性;

文献[

1 5 ] 基于单环和双环电流控制器回路 结构, 对比 分析了其对I I R E G 暂态短路电流的影响, 上述研究所得结论依赖于指定控制策略, 且并不 能保障I I R E G 完全满足故障穿越要求.因此, 目前 关于I I R E G 不对称短路电流特性认知尚不够全面 深入. 为此, 本文首先提出基于并网逆变器与直流卸 荷电路协调控制的故障穿越策略, 以满足深度不对 称故障下I I R E G 的故障穿越目标;

在此基础上, 通 过研究逆变器暂态控制与I I R E G 馈出短路电流特

6 6 第4 0卷第3期2016年2月1 0日Vol.40N o . 3F e b .

1 0,

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1 6 D O I :

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3 h t t p : / / ww w. a e p s - i n f o . c o m 性之间关联规律, 从理论上推导了不依赖逆变器暂 态控制的I I R E G 稳态短路电流计算公式;

并通过分 析电网故障类型和位置、 及短路容量等因素对IIREG故障电流特性的影响规律, 揭示了I I R E G 故 障电流特性与常规同步电机相比的差异性, 这为含 I I R E G 电网继电保护相关研究奠定了基础.

1 不对称故障穿越控制策略研究 研究不对称故障穿越策略, 是揭示I I R E G 不对 称故障电流的基础.目前已有大量文献专注于研究 I I R E G 不对称故障穿越策略, 其解决方法主要有两 种: 一是增加额外电力电子设备, 如动态 电压恢复 器[

1 6 ] 、 储能元件[

1 7] 等;

二是改进I I R E G 电源系统本 身控制策略.其中, 引入额外电力电子器件尽管能 够明显减轻电网故障对I I R E G 的影响, 但是这将会 增加系统制造成本和设计难度.因此, 目前实际中 多采用改进I I R E G 本身控制的方法. I I R E G 本身控制改进方法主要包括: 基于负序 电压补偿的矢量定向控制[

1 8] 、 正反转同步旋转坐标 系下双 DQ 矢量定向控制[

1 9 ] 和两相静止坐标系下 矢量定向控制[

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2 2] 等, 但是它们仅适用电网轻度不 对称故障, 并未考虑深度故障下同时存在的逆变器 过流和直流母线过压问题.为此, 下文通过详细分 析深度不对称故障对I I R E G 影响, 提出可穿越不对 称度达1

0 0%的控制策略, 以进一步深入研究逆变 器暂态控制与I I R E G 故障电流特性之间关联规律. 1.

1 深度不对称故障对I I R E G 影响分析 并网型I I R E G 的拓扑结构如图1所示, I I R E G 发电单元仅通过逆变器与电网相连. 图1 并网型I I R E G 主电路拓扑结构图 F i g .

1 M a i nt o p o l o g yo fag i r d - c o n n e c t e dI I R E G 电网不对称故障下, I I R E G 并网处负序电压的 存在, 使其输出有功和无功功率为: Po u t=1.

5 ( Po o u t+Pc o u t c o s2 ω t+Ps o u t s i n2 ω t) Qo u t=1.

5 ( Qo o u t+Qc o u t c o s2 ω t+Qs o u t s i n2 ω t) { (

1 ) 式中: Po o u t( Qo o u t) , Pc o u t( Qc o u t) , Ps o u t( Qs o u t) 分别为瞬时 有功( 无功) 功率中包含的直流分量、 二倍频余弦和 正弦分量的幅值.各分量表达式[

2 3 ] 为: Po o u t= e p d i p d + e p q i p q + e n d i n d + e n q i n q Qo o u t= e p d i p q - e p q i p d - e n d i n q + e n q i n d Pc o u t= e p d i n d + e p q i n q + e n d i p d + e n q i p q =Qs o u t Ps o u t=- e p d i n q + e p q i n d + e n d i p q - e n q i p d =-Qc o u t ì ? í ? ? ? ? ? ? (