光伏逆变器低电压穿越控制策略

经过Clark与Park变换后，在两相旋转d，q坐标系下交流侧状态方程：
，与逆变器输出电流有功分量间的误差信号经电流环PI调节并解耦后得到ud，同理得到uq，结合锁相环输出的相位角θ，将其转换到α，β坐标系，进行空间矢量变换得到PWM波。
正常情况下，无功参考电流设为零，即输出无功电流为零，保持逆变器输出电流与电网电压同频同相。当电压跌落时，向电网输送较大的有功功率无意义，而向电网输送无功功率，可抬升电网电压幅值，支持电网电压尽快恢复。故在光伏并网系统LVRT期间，首先断开电压外环，然后根据电网电压跌落幅度与图1要求，在并网电流幅值不变的情况下，通过协调控制电流内环的和来控制iq和id，支撑电网运行。
当电网电压恢复后，若立刻全部恢复为id，会对电网和逆变器造成较大的冲击，通过按一定速率减小，增加的方法，使电流相位逐渐恢复正常，并减小波形的畸变。电网恢复正常后，接通外环控制，并控制电流波形稳定。若电网电压在规定时间未恢复到规定范围内，光伏电站可根据实际情况或相关规定选择退出并网。

4 仿真研究
通过Matlab／Simulink仿真平台搭建LVRT的仿真电路，采用光伏电池的工程模型模拟光伏电站。C=1 mH，L=3 mH，电网频率为50 Hz，电网电压有效值为230 V，电网在0．06 s时发生三相电压跌落，电压跌落至50V(78％的电压跌落)，在0．1 s电网电压恢复正常。图4示出仿真波形。

可见，LVRT期间，光伏电站提供100％的iq，在电压跌落、电网电压恢复、恢复外环控制的瞬间，电流都出现了波动，但均控制在安全范围内。
在电网电压恢复后，id逐渐增加，iq逐渐减小；并网电流与电网电压间的相位差开始逐渐减少；并网电流的幅值先减小后增大。当逆变器输出id逐渐增加至正常值，iq逐渐减小到零，并网电流和电网电压同相时，即完成了LVRT，可退出LVRT控制模式。

5 实验
根据上述控制策略，在一个20 kW的样机平台上进行实验。该平台采用DSP+CPLD为核心的数字化控制系统，其硬件电路主要由核心控制系统模块、数据采集电路、PWM隔离驱动电路、硬件保护电路、I／O接口电路、通信电路等辅助电路组成。LVRT期间电压与电流的波形如图5所示，逆变器平稳安全地完成了LVRT，实验结果与仿真结果基本相符，验证了所述控制策略的可行性。

6 结论
通过对光伏逆变器控制策略的改进，使光伏电站在电网电压跌落时向电网发送一定的无功功率以支撑并网点电压，实现低电压穿越。仿真和实验表明，该控制策略可减小低电压穿越期间逆变器输出电流波形畸变，尤其是在3个关键时刻的电流波形的畸变，保证了较高的并网电流质量和逆变器的安全运行。