光伏逆變器低電壓穿越控制策略

經過Clark與Park變換后，在兩相旋轉d，q坐標系下交流側狀態方程：
，與逆變器輸出電流有功分量間的誤差信號經電流環PI調節并解耦后得到ud，同理得到uq，結合鎖相環輸出的相位角θ，將其轉換到α，β坐標系，進行空間矢量變換得到PWM波。
正常情況下，無功參考電流設為零，即輸出無功電流為零，保持逆變器輸出電流與電網電壓同頻同相。當電壓跌落時，向電網輸送較大的有功功率無意義，而向電網輸送無功功率，可抬升電網電壓幅值，支持電網電壓盡快恢復。故在光伏并網系統LVRT期間，首先斷開電壓外環，然后根據電網電壓跌落幅度與圖1要求，在并網電流幅值不變的情況下，通過協調控制電流內環的和來控制iq和id，支撐電網運行。
當電網電壓恢復后，若立刻全部恢復為id，會對電網和逆變器造成較大的沖擊，通過按一定速率減小，增加的方法，使電流相位逐漸恢復正常，并減小波形的畸變。電網恢復正常后，接通外環控制，并控制電流波形穩定。若電網電壓在規定時間未恢復到規定范圍內，光伏電站可根據實際情況或相關規定選擇退出并網。

4 仿真研究
通過Matlab／Simulink仿真平臺搭建LVRT的仿真電路，采用光伏電池的工程模型模擬光伏電站。C=1 mH，L=3 mH，電網頻率為50 Hz，電網電壓有效值為230 V，電網在0．06 s時發生三相電壓跌落，電壓跌落至50V(78％的電壓跌落)，在0．1 s電網電壓恢復正常。圖4示出仿真波形。

可見，LVRT期間，光伏電站提供100％的iq，在電壓跌落、電網電壓恢復、恢復外環控制的瞬間，電流都出現了波動，但均控制在安全范圍內。
在電網電壓恢復后，id逐漸增加，iq逐漸減小；并網電流與電網電壓間的相位差開始逐漸減少；并網電流的幅值先減小后增大。當逆變器輸出id逐漸增加至正常值，iq逐漸減小到零，并網電流和電網電壓同相時，即完成了LVRT，可退出LVRT控制模式。

5 實驗
根據上述控制策略，在一個20 kW的樣機平臺上進行實驗。該平臺采用DSP+CPLD為核心的數字化控制系統，其硬件電路主要由核心控制系統模塊、數據采集電路、PWM隔離驅動電路、硬件保護電路、I／O接口電路、通信電路等輔助電路組成。LVRT期間電壓與電流的波形如圖5所示，逆變器平穩安全地完成了LVRT，實驗結果與仿真結果基本相符，驗證了所述控制策略的可行性。

6 結論
通過對光伏逆變器控制策略的改進，使光伏電站在電網電壓跌落時向電網發送一定的無功功率以支撐并網點電壓，實現低電壓穿越。仿真和實驗表明，該控制策略可減小低電壓穿越期間逆變器輸出電流波形畸變，尤其是在3個關鍵時刻的電流波形的畸變，保證了較高的并網電流質量和逆變器的安全運行。