光伏低电压穿越
三相光伏系统并网控制及低电压穿越的研究的开题报告
三相光伏系统并网控制及低电压穿越的研究的开题报告一、研究背景和意义随着人类对环境问题的关注和对可再生能源的追求，光伏发电逐渐成为了一种发展前景广阔的清洁能源。
随着光伏技术的不断进步和成本的不断降低，光伏发电站的装机容量也在不断增加。
同时，分布式光伏系统也在逐渐普及，特别是在农村和偏远地区，分布式光伏系统成为了一种比传统的电力供应方式更加便捷的选择。
但是在实际应用中，光伏发电系统的并网接入与运行中会面临不少问题，如何科学、合理地控制光伏系统的并网过程，提高光伏系统的并网效率，保证光伏系统的安全可靠运行成为了一个非常关键的问题。
同时，在低电压穿越时，光伏电池板的输出电压会下降，会对并网电网产生影响，甚至导致系统不稳定，因此光伏发电系统的低电压穿越控制也成为了研究热点。
二、研究目标和内容本研究旨在通过对光伏系统的并网过程和低电压穿越控制进行深入研究，提出合理的控制策略，实现光伏系统的高效并网和低电压穿越控制，具体包括以下内容：1.分析现有光伏发电系统并网控制方案的优缺点，提出新的并网控制策略，考虑到并网控制的安全、稳定、高效等因素，实现光伏系统的高效并网。
2.分析光伏系统在低电压穿越时的输出特性，研究在低电压穿越时的控制方法，实现光伏系统在低电压穿越时的稳定运行。
3.建立光伏系统的模型，进行仿真计算，验证新的控制策略的可行性和有效性。
4.设计一套适用于光伏系统的并网控制及低电压穿越控制系统，提高光伏系统的并网效率和运行稳定性。
三、研究方法和技术路线本研究采用文献调研、理论分析和数值仿真等方法，提出新的控制策略，具体技术路线如下：1.收集现有光伏发电系统的并网控制方案，分析其优缺点，探索新的并网控制策略，改进现有控制方案。
2.分析光伏系统在低电压穿越时的输出特性，研究针对光伏系统低电压穿越的控制方法，确保光伏系统在低电压穿越时的运行稳定。
3.建立光伏系统的模型，进行数值仿真，验证新的控制策略的可行性和有效性。
三相光伏并网逆变系统低电压穿越技术的研究中期报告
三相光伏并网逆变系统低电压穿越技术的研究中期
报告
本文旨在介绍三相光伏并网逆变系统低电压穿越技术的研究中期报告。
三相光伏并网逆变系统的核心是电容器和开关器件，因此在低电压穿越过程中，可能会出现电容器过压或开关器件损坏的情况。
本文研究了如何有效避免这些问题的发生。
首先，通过对三相光伏并网逆变系统的分析，我们发现在低电压穿越过程中，主要的问题是电容器过压。
因此，我们针对这一问题进行了深入研究和探讨。
我们设计了一种可以在低电压穿越过程中安全还原的新型电容器，该电容器可以保证在电网电压恢复到正常水平之前，不会发生过压。
其次，我们还研究了如何避免开关器件的损坏。
我们发现，在低电压穿越过程中，开关器件可能会因为过载而损坏。
因此，我们提出了一种动态电流分配策略，该策略可以充分利用并网逆变器系统内部的多个开关器件，最大限度地避免单个开关器件的过载，从而避免开关器件的损坏。
最后，我们进行了大量的仿真研究和实验验证，并得出了令人满意的结果。
通过这些实验，我们证明了我们设计的电容器和动态电流分配策略是可行的，并且可以有效保护并网逆变器系统在低电压穿越过程中的稳定性和可靠性。
综上所述，我们的研究为三相光伏并网逆变系统低电压穿越技术的研究提供了重要的参考和指导，也为未来的研究提供了宝贵的经验和思路。
光伏发电系统低电压穿越特性分析
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探究光伏发电的低电压穿越技术
探究光伏发电的低电压穿越技术摘要：光伏并网容量比重的持续增加，给电力系统的安全性和稳定性产生了一定影响,特别是在电网电压跌落时，光伏电站低电压穿越能力也有所降低。
对此，需要将低电压穿越技术在光伏发电当中进行有效应用，从而有效维持光伏发电系统的安全稳定运行。
本文针对光伏发电的低电压穿越技术进行分析，探讨了光伏系统及低电压穿越要求，并提出具体的光伏系统低电压穿越方案，希望能够为相关工作人员提供一些参考和借鉴。
关键词：光伏发电；低电压穿越技术；无功补偿；应用方案太阳能作为一种重要的清洁可再生资源，受到了各个国家的高度重视。
我国光伏发电行业的发展时间相对较短，但随着相关法律法规和政策的不断出台，光伏发电产业的整体发展水平也得到了显著提升。
当新能源并网容量扩大后，对电力系统的安全运行也产生了一定影响。
当电网电压发生跌落时，光伏系统将会发生脱网现象，进而导致电网运行风险有所增大，严重情况下甚至会造成电网崩溃。
因此，为了使新能源在电网当中接入的可靠性得到提升，需要对低电压穿越技术进行合理应用。
一、光伏系统及低电压穿越要求（一）光伏系统理论分析太阳能光伏发电主要利用光生伏特效应，可以通过太阳能电池板对太阳光子进行吸收，并将其转换为电能。
对于太阳能光伏阵列所输出的直流电，在经过逆变器的转换后，可以形成符合规定的交流电，通过变压器或直接接入到电网当中。
光伏系统具体包括DC/AC系统、光伏电池系统、连接装置、储能系统等组成部分。
具体来说，光伏电池系统可以通过光伏电池对光能进行吸收，使其转化成相应的直流电。
而DC/AC系统可以通过逆变器将电能转化成交流电，控制系统可以为系统提供具体的控制信号，连接装置则可以使光伏电站并网问题得到解决。
储能系统可以有效存储太阳电池组件产生的电能，从而在负载需求增大时有效提供电能[1]。
（二）光伏电站并网低电压穿越要求光伏电站并网的低电压穿越技术主要是指在光伏并网电压出现跌落时，光伏电站仍能持续并网，而且还可以通过向电网提供无功功率，从而使电压得到恢复，最终促进电网的恢复，对低电压时间区域进行“穿越”。
低电压穿越技术规范书
低电压穿越技术规范书1 总则1.1低电压穿越技术规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台，包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。
1.2低电压穿越技术规范书要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测，满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测，满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。
1.3低电压穿越技术规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文。
供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。
2 低电压穿越技术使用条件2.1低电压穿越技术环境条件a) 户外环境温度要求：－40℃~ 50℃；b) 户外环境湿度要求：0~90% ；c) 海拔高度：0~2000米（如果超过2000米，需要提前说明）。
2.2安装方式：标准海运集装箱内固定式安装。
2.3储存条件a）环境温度－50℃～50℃；b）相对湿度0～95% 。
2.4低电压穿越技术工作条件a) 环境温度－40 ºC～40ºC；b) 相对湿度10%～90%，无凝露。
2.5低电压穿越技术电力系统条件a) 电网电压最高额定值为35kV，电压运行范围为31.5kV~40.5kV；同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。
b) 电网频率允许范围：48~52Hz；c) 电网三相电压不平衡度：<= 4%；d) 电网电压总谐波畸变率：<= 5%。
2.6负载条件负载包括直驱或双馈式等风力发电机组，其总容量不大于6.0MVA。
其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。
本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。
2.7接地电阻：<=5Ω。
3低电压穿越技术检测平台的技术要求3.1 结构及原理要求根据模拟实际电网短路故障的要求，测试系统须采用阻抗分压方式，原理如下图1所示(以实际为准)。
光伏、风电低电压穿越
500KW逆变器检测负载500KW逆变器检测负载500KW逆变器检测负载以下标准产品满足北京鉴衡CGC/GF001-2009和IEC62116-2008试验检测要求：ACLT-38160M阻性、感性、容性负载功率分别是529K，满足500KW以下并网逆变器的孤岛保护功能检测：阻性负载：0-529.97 KW连续可调，步进幅度0.01KW；三相阻性电流可分别独立显示于控制面板；感性负载：0-529.97KVA连续可调，步进幅度0.01KVA；三相感性电流可分别独立显示于控制面板；容性负载：0-529.97 kvar 连续可调，步进幅度0.01Kvar；三相容性电流可分别独立显示于控制面板。
500KW逆变器检测负载的主要功能：(1)ABC三相感性电流及ABC三相容性电流值直接分别独立显示于控制面板，谐振点症状直接显示于面板上。
(2)内置的阻性负载、感性负载及容性负载最小标准功率为0.01K，步进幅度0.01K，负荷功率连续可调，可精确模拟交流谐振发生及满足逆变器防孤岛保护功能检测需要。
(3)ABC三相感性电流及ABC三相容性电流值的最大分辨率为1mA。
(4)内置电感采用磁路式可控式的负载电抗器，满足220V50Hz工况下0.01KVA功率调节要求，满足长时间加载测试过程电感阻抗功率不会发生变化。
(5)内置电容采用UL认证的标准CBB电容器，满足220V50Hz工况下0.01KVAR功率调节要求，满足长时间加载测试过程电容阻抗功率不会发生变化。
(6)内置电容负载每一支路必须增加有防短路专用保护电路模块，避免电容器元件在测试过程发生短路烧毁主机。
(7)ABC三相阻性负载、感性负载、容性负载的功率，可以分相独立控制及调节，满足三相电压不平衡条件下精确调节交流谐振点。
(8)可根据性能参数检测要求，可以通过操作面板或远程控制台设置相应的功率，任意组合、设定放电功率。
(9)主机采用电子电路控制，具有温度过热自动报警保护功能：由于特殊原因出现过热时，可自动切断负载。
低电压穿越
4测试条件4.1测试气象条件测试环境：a）环境温度： 10℃～50℃；b）环境湿度：不超过90％。
4.2被测光伏电站条件被测光伏电站在进行并网测试时，应具备：a）光伏电站硬件和软件按照制造商的说明书和有关标准完成安装和调试；b）光伏电站设计、安装和调试的资料齐全，具备分项调试合格报告；c）光伏电站各设备调试完成，能够提交总体调试方案，并具备总体调试合格报告。
d）测试时被测光伏电站应安排相关工作人员配合测试实施，当地电网企业、启动调试委员会或业主以及并网主体设备制造商宜根据实际情况安排相关工作人员协调配合测试实施。
5光伏电站测试内容、方法和步骤5.1测试内容a）小型光伏电站接入电网测试内容至少应包括：电能质量测试、功率特性测试（有功功率输出特性测试）、电压/频率异常时的响应特性测试、防孤岛保护特性测试、通用性能测试。
b）大中型光伏电站接入电网测试内容至少应包括：电能质量测试、功率特性测试（有功功率输出特性测试、有功功率控制特性测试、无功功率调节特性测试）、电压/频率异常时的响应特性测试、低电压穿越能力测试、防孤岛保护特性测试、通用性能测试以及调度部门要求的其它一些测试项目。
5.2测试方法和步骤以下测试内容均以单线图作为示例说明，单相和三相均可参照单线图进行测试。
45.2.4低电压穿越能力测试5.2.4.1 低电压穿越能力测试通过低电压穿越能力测试装置和数字示波器或其它记录装置实现。
5.2.4.2 低电压穿越能力测试装置具备模拟电压跌落曲线的能力，跌落深度、持续时间和恢复时间可设定。
该装置具备模拟三相电压对称和不对称故障的能力，对电压跌落曲线的拟合误差不大于10％。
低电压穿越能力测试装置对电网的安全性不应造成影响。
5.2.4.3 测试时对公共连接点造成的电压跌落不超过额定电压等级的5％。
图4低电压穿越能力测试示意图测试步骤如下：a）低电压穿越能力测试应选择辐照度达到标准辐照度70％及以上的良好时段进行；b）低电压穿越能力测试点应设置在光伏电站或单元发电模块的并网点处；c）低电压穿越能力测试前应先进行被测光伏电站额定功率10％～30％的部分加载测试，确认测试对公共连接点造成的电压跌落符合要求后再进行额定功率大于80％的加载测试；d）通过低电压穿越能力测试装置模拟不同故障类型，并分别设置光伏电站并网点处电压幅值为额定电压的20％、40％、60％、80％、90％，电压跌落的持续时间分别为1s、1.57s、2.14s、2.71s、3s，记录低电压穿越能力测试装置输出曲线；e）通过数字示波器记录被测光伏电站运行工况；f）读取数字示波器数据进行分析，输出报表和测量曲线，并判别是否满足Q/GDW 617—2011要求，报表详见附录A表A.7。
光伏并网逆变器低电压穿越仿真研究 中期报告
逆变器的主电路结构按照输出的绝缘形式分为：工频变压器绝缘方式、高频变压器绝缘方式、无变压器方式3种。逆变器无变压器无绝缘方式主电路比工频变压器绝缘方式复杂一些，比高频变压器绝缘方式简单，效率高。此外这种方式没有变压器，体积小、重量轻、成本较低，是到目前为止比较好的一种主电路方式。并且光伏电池阵列的输出电压比较低，适合采用无变压器方式。
北方工业大学
本科毕业设计（论文）中期报告书
题目：光伏并网逆变器的低电压穿越技术仿真研究
指导教师：
专业班级：
学号：
姓 名：
日期：2013年04月19日
一、本题的基本内容
1.本课题所研究的光伏并网系统
本课题所研究的光伏并网系统简化图如图1所示, 它依次由光伏阵列、逆变器、电网和控制部分组成。
图1光伏并网系统原理图
二、完成工作
1确定本课题所研究的并网逆变器控制方式
光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制、电流源电流控制四种方式。以电流源为输入的逆变器，直流侧需要串联一大电感提供较稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前并网逆变器普遍采用以电压源输入为主的方式。按照输入直流电源的性质，可以将逆变器分为电流型逆变器和电压型逆变器。如图3所示。
（a）电流型逆变器
.
（b）电压型逆变器
图3并网逆变器结构图
本文设计的光伏并网逆变器采用电压源输入、电流源输出的控制方式，即电压型逆变器。如图3（b）所示.。采用电压型逆变主电路，可以同时实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，可以有效的进行光伏发电、提高供电质量和减少功率损耗，而且可以节省相应设备的投资。
低电压穿越问题以及孤岛效应简述
分进重新行配。最终，通过向电网输送一定的无功功率，以达到支撑电网电压恢复的目
的。
孤岛效应
近年来，随着新能源发电技术的快速发展，以光伏电站为代表的新 能源并网发电系统的建设规模与并网规模都与日俱增，这是对电力系统 的有补充，但是也对电力系统提出了新的要求，孤岛检测就是其中一个 很重要的方面。 孤岛(孤岛效应)，是指因为大电网发生故障或停电检修时，如左下 图所示的光伏电站与大电网断开连接，即图断路器跳开，但光伏电站没 有检测出自身已经与大电网断开了连接而停止发电，从而形成了一个由 光伏电站向附近负载供电的“孤岛” 。
光伏并网变流器实施被动式自我保护而立即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样能最大限度 的保障并网变流器的安全，在光伏发电的电网穿透率较低时是可以接受的。然而，当光伏发电在电网中占有较 大比重时，若并网变流器在电网故障时仍采取被动保护式解列，则会增加整个系统的恢复难度，甚至可能加剧 故障，最终导致系统中其它光伏并网机组全部解列，甚至可能导致电网瘫痪。
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电网发生故障 导致光伏电站并网点 电压跌落后，为了实 现光伏电站的低电压 穿越，需要对光伏电 站并网点处的电压跌 落深度进行快速准确 地检测，这是几种基 本的电压跌落检测方 法。
离散傅 里叶算 法
电压信号可以用离散傅里叶原理表示为：
n为1时可得基波参数为：
低电压穿越
①基于储能设备的方法
峰值算 法
V（t）为实时采样的电压值，t为采样时段且为半个基波周期的整倍， 代表采样时 段内的采样时刻。电压幅值等于采样时段内采样电压的最大值。该方法可以在半个电压周 期内计算出电压幅值 。 平方运算，然后相加，得到 最后，将所得结果进行开方运算后即可得到电压幅值。该方法需要四分之一电压周期的延 时来获得电压幅值，同时计算步骤较多(包含平方与开方运算)，当并网点电压出现畸变时， 畸变将被计算步骤放大，严重影响并网点电压幅值的计算精确度。
光伏并网发电系统低电压穿越技术的控制策略研究
SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯光伏并网发电系统低电压穿越技术的控制策略研究曹伟郭步阳(国网淮南市潘集区供电公司安徽淮南232082)摘要：随着光伏电站渗透率的提高和光伏发电穿越功率的不断增加，电网的安全稳定性迎来了新的挑战。
该文改进原有光伏逆变器，增加电网电压前馈控制环节，得到无功电流参考值，以实现低电压穿越控制，仿真表明LVRT 技术实现了电网故障时光伏并网系统的不脱网运行，支持电网故障恢复直到电压达到正常水平，并向电网发送无功功率以支撑并网点电压，对光伏并网发电技术的发展有着重要的意义。
关键词：光伏并网低电压穿越控制策略研究中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1672-3791(2022)01(b)-0048-03Research on Control Strategy of Low Voltage Ride ThroughTechnology in Photovoltaic Grid Connected PowerGeneration SystemCAO Wei GUO Buyang(State Grid Huainan Panji District Power Supply Company,Huainan,Anhui Province,232082China)Abstract:With the improvement of the penetration rate of photovoltaic power station and the continuous increase of photovoltaic power generation through power,the security and stability of power grid has faced new challenges.In this paper,the original photovoltaic inverter is improved,the grid voltage feedforward control link is added,and the reactive current reference value is obtained to realize the low-voltage ride through control.The simulation re‐sults show that LVRT technology realizes the non off grid operation of photovoltaic grid connected system during grid failure,supports grid fault recovery until the voltage reaches the normal level,and sends reactive power to the grid to support the grid voltage,which is of great significance to the development of photovoltaic grid connected power generation technology.Key Words:Photovoltaic grid connection;Low voltage ride through;Control strategy;Research随着光伏电站由于多方面原因而引起的渗透率不断提高，而电网发生故障到重新并网又需要时间，在此期间引起的功率缺额将致使相邻的光伏电站跳闸，即电压暂降，从而引起大面积停电，影响电网的安全稳定运行[1-2]。
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光伏电站低电压穿越测试
大纲：
什么是光伏电站低电压穿越技术
光伏并网低电压穿越的要求及原理
光伏电站低电压穿越测试相关标准
低电压穿越能力测试方法步骤
1什么是光伏电站低电压穿越技术
光伏电站低电压穿越技术（Low Voltage Ride Through，LVRT）是指当电网故障或扰动引起的光伏电站并网点电压波动时，在一定的范围内，光伏电站能够不间断地并网运行。
2光伏并网低电压穿越的要求及原理
2011年，国网公司颁布了2条新准则:《光伏电站接入电网技术规定》(以下简称《规定》)和《光伏电站接入电网测试规程》，要求大型光伏电站必须具备一定的LVRT能力。
北京鉴衡认证中心作为一家国内光伏权威认证机构，在其技术规范文件中也指出，用于国内大型光伏电站的并网逆变器必须具备能承受一定异常电压的能力，从而防止在电网电压异常的情况下脱离电网，导致电力系统运行不稳定。
《规定》中的LVRT曲线如图2-4所示，要求若并网点电压(三相、两相跌落故障为线电压，单相跌落故障为相电压)全部在电压轮廓线及以上区域，则光伏电站应保持并网状态;若并网点电压全部在电压轮廓线以下区域，则光伏电站可脱离电网终止向电网送电。
图中，UL0和UL1，分别表示LVRT的电压值上限与下限值，在此范围属于LVRT工作区;时间T1表示电网电压跌落到下限值时要求继续保持并网时刻，时间T2表示电压恢复到上限值时要求继续提供无功支撑并保持并网的时刻。
参数UL0、UL1、T1、T2的设置需要结合光伏电站继电保护设备的保护和重合闸实际动作时间来确定，可根据电站具体情况在现场通过人机界而
进行修改。
标准中推荐的UL0取值为额定电压的90%，UL1取值为额定电压的20%，时间T1设置为1s，时间T2设置为3 s.
图2-4大中型光伏电站LVRT曲线
3光伏电站低电压穿越测试相关标准
NB/T 32005-2013 《光伏发电站低电压穿越检测技术规程》
Q/GDW 617-2011 《光伏电站接入电网技术规定》
Q/GDW 618-2011 《光伏电站接入电网测试规程》
4低电压穿越能力测试方法步骤。
(1)低电压穿越能力测试。
通过低电压穿越能力测试装置和数字示波器或其他
记录装置实现。
(2)低电压穿越能力测试装置。
具备模拟电压跌落曲线的能力，跌落深度、持
续时间和恢复时间可设定。
该装置具备模拟三相电压对称和不对称故障的能力，对电压跌落曲线的拟合误差不大于10％。
低电压穿越能力测试装置对电网的安全性不应造成影响。
(3)测试时对公共连接点造成的电压跌落不超过额定电压等级的5％。
(4)低电压穿越能力测试示意图如图4—4所示。
图4—4低电压穿越能力测试示意图
测试步骤如下：
1)低电压穿越能力测试应选择辐照度达到标准辐照度70％及以上的良好时
段进行。
2)低电压穿越能力测试点应设置在光伏电站或单元发电模块的并网点处。
3)低电压穿越能力测试前应先进行被测光伏电站额定功率10％～30％的部
分加载测试，确认测试对公共连接点造成的电压跌落符合要求后再进行额定功率大于80％的加载测试。
4)通过低电压穿越能力测试装置模拟不同故障类型，并分别设置光伏电站并
网点处电压幅值为额定电压的20％、40％、60％、80％、90％，并任意设置三
个光伏电站并网点处电压，电压跌落的持续时间分别为1s、1．57s、2．14s、2．71s、
3s和参照Q／GDW617—2011中大中型光伏电站低电压穿越能力要求曲线对应
的时间，记录低电压穿越能力测试装置输出曲线。
5)通过数字示波器记录被测光伏电站运行工况。
6)读取数字示波器数据进行分析，输出报表和测量曲线，并判别是否满足Q ／GDW617—2011要求。