一种并网系统、变流器及其电压故障穿越无功补偿方法与流程

本申请涉及电力电子，特别涉及一种并网系统、变流器及其电压故障穿越无功补偿方法。

背景技术：

1、随着以光伏发电为代表的新能源渗透率的增加，电网将逐步发展为以电力电子变流器为主要构成部分的新型电力系统，电网侧对逆变器等变流器设备在电压故障期间的无功支撑能力提出了更高的要求。

2、当前，逆变器等变流器设备按照电网标准的要求，注入的无功指令基本都是根据变流器设备的并网侧端口电压计算得到的。但是，在实际的光伏电站应用场景中，对于某些国家，其电网导则的考核标准是参考pcc(point of coupled connection，公共并网点)的电压来判断电站是否注入了足够的无功；此时，仅仅根据变流器设备的并网侧端口电压进行无功补偿，将无法满足这些应用场景的要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种并网系统、变流器及其电压故障穿越无功补偿方法，以根据估算得到的pcc电压进行无功补偿，满足根据pcc电压判断无功补偿效果的场景要求。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、本申请第一方面提供了一种变流器的电压故障穿越无功补偿方法，变流器的并网侧通过至少一个变压器接入公共并网点pcc；所述电压故障穿越无功补偿方法包括：

4、获取所述变流器的并网侧端口电压和逆变输出电流；

5、根据所述并网侧端口电压、所述逆变输出电流以及所述变流器的并网侧与pcc之间的等效阻抗，计算得到pcc电压估算值；

6、在发生电压故障穿越时，根据所述pcc电压估算值，计算得到无功电流指令值；

7、以所述无功电流指令值投入电流环，控制所述变流器输出的无功电流。

8、可选的，所述等效阻抗的来源为：预先输入，或者，自动检测。

9、可选的，根据所述并网侧端口电压、所述逆变输出电流以及所述变流器的并网侧与pcc之间的等效阻抗，计算得到pcc电压估算值，包括：

10、根据所述并网侧端口电压和所述逆变输出电流，计算得到有功电流和无功电流；

11、根据所述有功电流、所述无功电流以及所述等效阻抗，计算得到所述等效阻抗上的分压；

12、以所述并网侧端口电压减去所述分压得到的差值，作为所述pcc电压估算值。

13、可选的，根据所述pcc电压估算值，计算得到无功电流指令值，包括：

14、以电压故障穿越阈值减去所述pcc电压估算值得到的差值与预设无功补偿系数的乘积，作为所述无功电流指令值。

15、可选的，还包括：

16、通过通信获取pcc电压检测值；

17、在无功补偿稳态阶段，以所述pcc电压检测值代替所述pcc电压估算值，进行对于所述无功电流指令值的计算，并以当前得到的所述无功电流指令值投入所述电流环，控制所述变流器输出的无功电流。

18、本申请第二方面提供一种变流器，包括：控制单元、主电路、滤波器、电流采样模块和电压采样模块；其中，

19、所述主电路的交流侧，连接所述滤波器的一端，并设置有所述电流采样模块；

20、所述滤波器的另一端，作为所述变流器的并网侧，并设置有所述电压采样模块；

21、所述电流采样模块输出逆变输出电流至所述控制单元，所述电压采样模块输出并网侧端口电压至所述控制单元；

22、所述主电路受控于所述控制单元；

23、所述控制单元用于执行如上述第一方面任一种所述的变流器的电压故障穿越无功补偿方法。

24、可选的，所述主电路，包括：dc/ac变换电路；

25、所述dc/ac变换电路的交流侧作为所述主电路的交流侧；

26、所述dc/ac变换电路的直流侧用于连接直流源。

27、可选的，所述主电路，还包括：至少一个dc/dc变换电路；

28、所述dc/dc变换电路连接于所述直流源与所述所述dc/ac变换电路的直流侧之间。

29、本申请第三方面提供一种并网系统，包括：至少一个变压器、至少一个如上述第二方面任一种所述的变流器及其所接的直流源；其中，

30、所述变流器的并网侧，通过至少一个所述变压器，接入pcc；

31、所述变流器的个数大于1时，各所述变流器的并网侧并联连接，且并联连接点与各所述变流器的并网侧之间分别设置有相应的所述变压器，和/或，所述并联连接点与所述pcc之间设置有相应的所述变压器。

32、可选的，所述并联连接点与各所述变流器的并网侧之间，以及，所述并联连接点与所述pcc之间，分别设置有相应的所述变压器。

33、可选的，还包括：系统控制器，与各所述变流器中的控制单元通信连接，用于获取pcc电压检测值并发送至各所述控制单元。

34、可选的，所述系统控制器，为：光伏电站控制器ppc或者能量管理系统ems。

35、可选的，所述直流源，为：至少一个光伏组串，或者，至少一个电池簇。

36、本申请提供的变流器的电压故障穿越无功补偿方法，在获取变流器的并网侧端口电压和逆变输出电流之后，根据并网侧端口电压、逆变输出电流以及变流器的并网侧与pcc之间的等效阻抗，计算得到pcc电压估算值；然后在发生电压故障穿越时，根据该pcc电压估算值，计算得到无功电流指令值；并以该无功电流指令值投入电流环，控制变流器输出的无功电流，实现无功补偿。由于本申请中投入电流环的无功电流指令值是根据pcc电压估算值计算得到的，因此，可以避免现有技术中基于变流器并网侧端口电压进行无功补偿时，无法满足根据pcc电压判断无功补偿效果的场景要求的问题。

技术特征：

1.一种变流器的电压故障穿越无功补偿方法，其特征在于，变流器的并网侧通过至少一个变压器接入公共并网点pcc；所述电压故障穿越无功补偿方法包括：

2.根据权利要求1所述的变流器的电压故障穿越无功补偿方法，其特征在于，所述等效阻抗的来源为：预先输入，或者，自动检测。

3.根据权利要求1所述的变流器的电压故障穿越无功补偿方法，其特征在于，根据所述并网侧端口电压、所述逆变输出电流以及所述变流器的并网侧与pcc之间的等效阻抗，计算得到pcc电压估算值，包括：

4.根据权利要求1所述的变流器的电压故障穿越无功补偿方法，其特征在于，根据所述pcc电压估算值，计算得到无功电流指令值，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的变流器的电压故障穿越无功补偿方法，其特征在于，还包括：

6.一种变流器，其特征在于，包括：控制单元、主电路、滤波器、电流采样模块和电压采样模块；其中，

7.根据权利要求6所述的变流器，其特征在于，所述主电路，包括：dc/ac变换电路；

8.根据权利要求7所述的变流器，其特征在于，所述主电路，还包括：至少一个dc/dc变换电路；

9.一种并网系统，其特征在于，包括：至少一个变压器、至少一个如权利要求6至8任一项所述的变流器及其所接的直流源；其中，

10.根据权利要求9所述的并网系统，其特征在于，所述并联连接点与各所述变流器的并网侧之间，以及，所述并联连接点与所述pcc之间，分别设置有相应的所述变压器。

11.根据权利要求9或10所述的并网系统，其特征在于，还包括：系统控制器，与各所述变流器中的控制单元通信连接，用于获取pcc电压检测值并发送至各所述控制单元。

12.根据权利要求11所述的并网系统，其特征在于，所述系统控制器，为：光伏电站控制器ppc或者能量管理系统ems。

13.根据权利要求9或10所述的并网系统，其特征在于，所述直流源，为：至少一个光伏组串，或者，至少一个电池簇。

技术总结
本申请提供一种并网系统、变流器及其电压故障穿越无功补偿方法，该电压故障穿越无功补偿方法，在获取变流器的并网侧端口电压和逆变输出电流之后，根据并网侧端口电压、逆变输出电流以及变流器的并网侧与PCC之间的等效阻抗，计算得到PCC电压估算值；然后在发生电压故障穿越时，根据该PCC电压估算值，计算得到无功电流指令值；并以该无功电流指令值投入电流环，控制变流器输出的无功电流，实现无功补偿。由于本申请中投入电流环的无功电流指令值是根据PCC电压估算值计算得到的，因此，可以避免现有技术中基于变流器并网侧端口电压进行无功补偿时，无法满足根据PCC电压判断无功补偿效果的场景要求的问题。

技术研发人员：潘年安,柳航越,邱如靖
受保护的技术使用者：阳光电源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21