基于關(guān)鍵因子和辨識(shí)技術(shù)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流建模

張 堯，晁 勤，李育強(qiáng)，王一波

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基于關(guān)鍵因子和辨識(shí)技術(shù)的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流建模

張 堯1,2，晁 勤1，李育強(qiáng)1，王一波1

(1.新疆大學(xué)電氣工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830046；2.新疆工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830091)

為了提高光伏并網(wǎng)點(diǎn)短路時(shí)光伏系統(tǒng)輸出短路電流計(jì)算準(zhǔn)確性，提出以電壓跌落程度和光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功及電網(wǎng)電壓正序分量+三個(gè)特征量為關(guān)鍵因子，分析推導(dǎo)三個(gè)關(guān)鍵因子與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max的關(guān)系。采用光伏并網(wǎng)逆變器輸出對(duì)稱(chēng)三相正弦交流電流為控制目標(biāo)的電壓功率控制策略，基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)，建立光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流模型并辨識(shí)其相關(guān)參數(shù)。運(yùn)用求和算法，獲得近似的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出短路電流模型?；贛ATLAB編程軟件驗(yàn)證了所建模型的正確性。同時(shí)與PSCAD/EMTDC搭建的恒功率控制仿真模型對(duì)比分析論證了該模型能較準(zhǔn)確反映光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出短路電流的大小。

電網(wǎng)短路；光伏并網(wǎng)逆變器；關(guān)鍵因子；電壓功率控制；系統(tǒng)辨識(shí)；短路電流模型

0 引言

隨著光伏發(fā)電市場(chǎng)占有率逐年增加，大規(guī)模光伏系統(tǒng)接入電力系統(tǒng)，光伏系統(tǒng)和電網(wǎng)間的相互影響日益凸顯。一方面，電網(wǎng)短路時(shí)，對(duì)光伏系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生影響。另一方面，光伏系統(tǒng)輸出短路電流將對(duì)其接入電網(wǎng)線路保護(hù)及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，而電網(wǎng)短路時(shí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出短路電流隨運(yùn)行參數(shù)變化不能準(zhǔn)確計(jì)算。因此構(gòu)建電網(wǎng)短路時(shí)光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)輸出短路電流模型，是分布式電源接入電力系統(tǒng)分析、仿真、控制方法等方面的研究與設(shè)計(jì)的前提，并且能夠更好地研究光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)后由短路故障產(chǎn)生的一系列暫態(tài)影響問(wèn)題。

光伏并網(wǎng)逆變器是光伏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的核心裝置。目前關(guān)于光伏并網(wǎng)逆變器的研究主要集中在光伏并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型[1-4]，逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，逆變器控制策略[5-13]三方面。文獻(xiàn)[1]研究了電網(wǎng)正常情況下光伏并網(wǎng)逆變器的模型，將提出的wiener模型與不同天氣條件下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出該模型能適應(yīng)不同天氣條件的變化，但是得出的模型并不適用于電網(wǎng)短路時(shí)的情況。逆變器的數(shù)學(xué)模型與其采用的控制策略緊密相連，文獻(xiàn)[5-7]均研究了在電網(wǎng)電壓跌落時(shí)，光伏并網(wǎng)逆變器的控制策略。文獻(xiàn)[5]只考慮電網(wǎng)電壓對(duì)稱(chēng)跌落的控制策略，在實(shí)際應(yīng)用中具有一定局限性。文獻(xiàn)[6]提出了光伏并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱(chēng)跌落時(shí)減小峰值電流的控制策略。該控制策略能將最大峰值電流從189%減小到140%，但是也將電流諧波從3%增大到26%，這對(duì)電網(wǎng)造成一定的污染。文獻(xiàn)[7]以光伏并網(wǎng)逆變器輸出恒定有功為控制目標(biāo)，通過(guò)公式推導(dǎo)了光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值的表達(dá)式，但輸出電流峰值較大且不對(duì)稱(chēng)。文獻(xiàn)[8]以光伏并網(wǎng)逆變器輸出對(duì)稱(chēng)的三相正弦交流電流為控制目標(biāo)，進(jìn)行了控制策略研究，但未建立光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流模型。本文認(rèn)為當(dāng)電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)，以光伏并網(wǎng)逆變器輸出對(duì)稱(chēng)的三相正弦交流電流，其峰值不超過(guò)一定值為控制目標(biāo)，更有利于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行控制需要且易于實(shí)現(xiàn)。

綜上所述，本文提出當(dāng)光伏并網(wǎng)點(diǎn)短路時(shí)，以光伏并網(wǎng)逆變器輸出對(duì)稱(chēng)的三相正弦交流電流為控制目標(biāo)，以電壓跌落程度和光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功及電網(wǎng)電壓正序分量+三個(gè)特征量為關(guān)鍵因子，分析推導(dǎo)三個(gè)關(guān)鍵因子與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max的關(guān)系，基于系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)，建立光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流模型并辨識(shí)其相關(guān)參數(shù)，通過(guò)對(duì)比仿真驗(yàn)證了本文所建模型的正確性。

1 基于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)輸出對(duì)稱(chēng)三相短路電流的電壓功率控制策略

某光伏電站接入10 kV電網(wǎng)如圖1，其光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖2，光伏陣列輸出通過(guò)兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)。兩級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器由前級(jí)DC/DC升壓環(huán)節(jié)和后級(jí)DC/AC逆變環(huán)節(jié)組成。后級(jí)DC/AC逆變環(huán)節(jié)輸出經(jīng)過(guò)濾波器和隔離變壓器連接到三相電網(wǎng)。

圖1 光伏系統(tǒng)接入10kV電網(wǎng)示意圖

圖2 光伏并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)

為了保證光伏并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)正常時(shí)和電網(wǎng)短路時(shí)都能高效穩(wěn)定工作，需對(duì)其進(jìn)行切換控制。

當(dāng)電網(wǎng)正常時(shí)，網(wǎng)側(cè)無(wú)短路故障發(fā)生，并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)主要是實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制，所以需要實(shí)時(shí)采樣光伏陣列輸出電壓pv和光伏陣列輸出電流pv，依據(jù)最大功率點(diǎn)跟蹤算法計(jì)算得到最大功率點(diǎn)參考電壓ref，采用電壓電流雙環(huán)控制策略實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制。電網(wǎng)正常時(shí)的控制策略與文獻(xiàn)[5]電網(wǎng)電壓正常時(shí)的控制框圖相同，在此不再重復(fù)。

當(dāng)光伏并網(wǎng)點(diǎn)短路時(shí)，電網(wǎng)電壓跌落，光伏并網(wǎng)逆變器的控制目標(biāo)是輸出對(duì)稱(chēng)的三相電流，電流峰值不超過(guò)一定的范圍，否則有可能使光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)因過(guò)電流保護(hù)而切出電網(wǎng)，無(wú)法對(duì)電網(wǎng)起到支持作用。因此采用電壓功率控制策略。圖3為電網(wǎng)短路時(shí)基于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)三相短路電流對(duì)稱(chēng)輸出的電壓功率控制框圖。利用序分量濾過(guò)器，將采樣的電網(wǎng)電壓分解成電網(wǎng)電壓正序分量+和電網(wǎng)電壓負(fù)序分量-，與采樣的光伏并網(wǎng)逆變器的輸出有功共同確定軸和軸電流給定值，再與采樣的短路電流i、i相加后輸入PID調(diào)節(jié)器，達(dá)到對(duì)稱(chēng)的短路電流快速調(diào)節(jié)的目的。

圖3 電網(wǎng)短路時(shí)的控制框圖

2 基于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)輸出對(duì)稱(chēng)三相短路電流的模型構(gòu)建及參數(shù)辨識(shí)

2.1 關(guān)鍵因子確定與短路電流關(guān)系

本文根據(jù)文獻(xiàn)[8]在光伏并網(wǎng)逆變器輸出對(duì)稱(chēng)三相短路電流的平衡正序控制策略下的短路波形，分析可知：在電網(wǎng)短路時(shí)影響光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流峰值大小有三個(gè)關(guān)鍵因子，即電網(wǎng)電壓跌落程度，光伏并網(wǎng)逆變器的輸出有功，電網(wǎng)電壓正序分量+。因此分析這三個(gè)關(guān)鍵因子與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max間的關(guān)系對(duì)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流模型構(gòu)建至關(guān)重要。

確定這三個(gè)關(guān)鍵因子與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max間的關(guān)系，本文采用高階非線性函數(shù)建模方法，因此其模型階次依據(jù)殘差特性判定。即將模型階次的判定問(wèn)題歸結(jié)為當(dāng)1增加到2時(shí)目標(biāo)函數(shù)較下降是否顯著的問(wèn)題：如果目標(biāo)函數(shù)較下降不顯著，那么判定系統(tǒng)階次為1。如果目標(biāo)函數(shù)較下降顯著，那么繼續(xù)增加系統(tǒng)階次至3，再次判斷，直至目標(biāo)函數(shù)下降不顯著為止。

2.1.1 電網(wǎng)電壓正序分量+與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max的關(guān)系

可用高階非線性函數(shù)表征，但根據(jù)殘差特性判定，二階以上反函數(shù)并沒(méi)有比二階反函數(shù)的擬合性更好，因此模型的階次擬定為二階，建立表達(dá)式如式(1)。

但根據(jù)殘差特性判定，二階反函數(shù)并沒(méi)有比一階反函數(shù)殘差平方和更小。

故電網(wǎng)電壓正序分量+與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max之間的函數(shù)關(guān)系近似確定為式(2)。

計(jì)算電網(wǎng)電壓的正序分量+和負(fù)序分量-的方法很多，有對(duì)稱(chēng)分量法、延時(shí)消除法、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換法等，前兩種方法原理簡(jiǎn)單，但對(duì)諧波較為敏感，第三種方法運(yùn)算量較大。文獻(xiàn)[10]提出基于復(fù)數(shù)濾波器的正序/負(fù)序分量計(jì)算方法，對(duì)諧波不敏感、便于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算量小。因此本文采用該方法。

2.1.2 電壓跌落程度與光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流峰值max的關(guān)系

當(dāng)電網(wǎng)短路時(shí)，電網(wǎng)電壓跌落程度越大，-越大，+越小，即

因此固定與+兩參數(shù)，電流峰值的大小與此時(shí)電網(wǎng)電壓跌落程度有直接關(guān)系，即隨著的增大，光伏并網(wǎng)逆變器的輸出電流峰值max也在增大，但不是呈線性關(guān)系。

可用高階非線性函數(shù)表征，但根據(jù)殘差特性判定，三階以上函數(shù)并沒(méi)有比三階函數(shù)的擬合性更好，因此與max的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系模型的階次擬定為三階，建立表達(dá)式如式(4)。

根據(jù)殘差特性判定三階函數(shù)并沒(méi)有比二階函數(shù)殘差平方和更小，而二階函數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比一階函數(shù)殘差平方和更小。

故電壓跌落程度與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max之間的函數(shù)關(guān)系近似確定為式(5)。

2.1.3 光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max的關(guān)系

因此固定與+兩參數(shù)，確定光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出隨增大，max也增大，為正比關(guān)系，但不呈線性關(guān)系。

可用高階非線性函數(shù)表征，但根據(jù)殘差特性判定，二階以上函數(shù)并沒(méi)有比二階函數(shù)的擬合性更好，因此與max的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系模型的階次擬定為二階，建立表達(dá)式如式(6)。

根據(jù)殘差特性判定二階函數(shù)并沒(méi)有比一階函數(shù)殘差平方和更小。

故光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功與光伏并網(wǎng)逆變器輸出電流峰值max之間的函數(shù)關(guān)系近似確定為

2.2 模型構(gòu)建

將電壓跌落程度，光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功，電網(wǎng)電壓正序分量+三個(gè)變量固定其中兩個(gè)，確定第三個(gè)量與max的單值對(duì)應(yīng)關(guān)系，是一種近似簡(jiǎn)化確定模型結(jié)構(gòu)的方法。綜合式(2)、式(5)、式(7)，光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流峰值模型確定為式(8)。

光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流瞬時(shí)模型為式(9)。

(9)

2.3 參數(shù)辨識(shí)

將文獻(xiàn)[8]光伏并網(wǎng)逆變器仿真輸出有功和計(jì)算數(shù)據(jù)電網(wǎng)電壓正序分量+和電網(wǎng)短路時(shí)電壓跌落程度代入公式(8)，可以得到,,,四個(gè)未知參數(shù)。

假如由伏逆變器并聯(lián)組成光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用疊加原理確定光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的短路電流的表達(dá)式。那么光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的短路電流瞬時(shí)表達(dá)式為式(10)。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的短路電流峰值表達(dá)式為式(11)。

(11)

3 本文構(gòu)建光伏并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流模型準(zhǔn)確度評(píng)估方法

對(duì)本文構(gòu)建的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)短路電流模型準(zhǔn)確度進(jìn)行評(píng)估，需根據(jù)式(8)或式(11)計(jì)算光伏并網(wǎng)逆變器的輸出短路電流峰值max或。

同時(shí)對(duì)文獻(xiàn)[8]光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流仿真波形進(jìn)行離散采樣，采樣值為,,,,，為采樣次數(shù)。經(jīng)快速傅里葉轉(zhuǎn)換后得實(shí)部S和虛部C，見(jiàn)式(12)和式(13)。

(13)

求出實(shí)部S和虛部C，即可求出短路后正弦電流峰值為

求取文獻(xiàn)[8]仿真輸出與本文模型計(jì)算輸出的擬合度，如式(15)，即

所得擬合度數(shù)值越大，表明系統(tǒng)辨識(shí)模型精確度越高，因此式(15)可檢驗(yàn)本文所建模型的準(zhǔn)確性。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文所建模型的準(zhǔn)確性，采用PSCAD/ EMTDC軟件搭建了電網(wǎng)短路時(shí)控制目標(biāo)為輸出對(duì)稱(chēng)三相電流的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)短路電流仿真模型，采用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)短路時(shí)控制目標(biāo)為輸出對(duì)稱(chēng)三相電流且最大峰值限值為1.25倍額定電流的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)短路電流模型(簡(jiǎn)稱(chēng)本文計(jì)算模型)，與文獻(xiàn)[8]光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)仿真輸出短路電流波形(簡(jiǎn)稱(chēng)文獻(xiàn)[8]仿真模型)，進(jìn)行了擬合度評(píng)估。

4.1 構(gòu)建模型仿真驗(yàn)證

在0.02 s時(shí)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點(diǎn)發(fā)生單相接地短路，電網(wǎng)電壓波形曲線如圖4所示。按輸出對(duì)稱(chēng)三相電流為控制目標(biāo)的三相短路電流輸出波形如圖5所示。

由圖4和圖5可以得出：

1) 在電網(wǎng)發(fā)生單相故障時(shí)，電網(wǎng)三相電壓是不對(duì)稱(chēng)的，而光伏并網(wǎng)逆變器控制目標(biāo)采用對(duì)稱(chēng)三相電流控制，光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流的大小及波形是三相對(duì)稱(chēng)的，表明基于輸出對(duì)稱(chēng)三相電流控制目標(biāo)所建模型正確。

2) 當(dāng)電網(wǎng)短路時(shí)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)按輸出對(duì)稱(chēng)三相電流控制所輸出的短路電流峰值小，是故障前電流峰值的1.25倍。有利于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)低電壓穿越性能提高。

圖4 單相短路時(shí)電網(wǎng)電壓波形圖

圖5 按輸出對(duì)稱(chēng)三相控制的光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流

4.2 擬合度評(píng)估

表1給出了電網(wǎng)三相短路電壓跌落40%本文計(jì)算模型與文獻(xiàn)[8]仿真模型對(duì)比結(jié)果及擬合度。表2給出了電網(wǎng)單相短路電壓跌落30%時(shí)本文計(jì)算模型與文獻(xiàn)[8]仿真模型對(duì)比結(jié)果及擬合度。

表1 n=40%時(shí)本文計(jì)算模型與文獻(xiàn)[8]仿真模型對(duì)比結(jié)果及擬合度f(wàn)

表2 n=30%時(shí)本文計(jì)算模型與文獻(xiàn)[8]仿真模型對(duì)比結(jié)果及擬合度f(wàn)

通過(guò)表1和表2兩種模型比較結(jié)果可得如下結(jié)論：

1) 電網(wǎng)三相短路時(shí)，文獻(xiàn)[8]仿真模型與本文計(jì)算模型輸出電流之間的差距比單相短路時(shí)大，說(shuō)明與max之間的函數(shù)關(guān)系還需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)一步擬合，這是今后繼續(xù)研究的工作。

2) 電網(wǎng)單相短路時(shí)，文獻(xiàn)[8]仿真模型與本文計(jì)算模型輸出電流最大擬合度達(dá)97.2，電網(wǎng)三相短路時(shí)，文獻(xiàn)[8]仿真模型與本文計(jì)算模型輸出電流最大擬合度達(dá)95.8，表明本文計(jì)算模型正確。

3) 從模型需要的已知量，計(jì)算的復(fù)雜程度來(lái)說(shuō)，本文提出的模型原理簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)算量小。

5 結(jié)論

本文基于電壓跌落程度和光伏并網(wǎng)逆變器輸出有功及電網(wǎng)電壓正序分量+三個(gè)關(guān)鍵因子和系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)，建立了以輸出對(duì)稱(chēng)三相電流為控制目標(biāo)的光伏并網(wǎng)逆變器輸出短路電流模型。利用Matlab編程軟件驗(yàn)證了所建模型的正確性，并與恒功率控制仿真模型對(duì)比，得出按輸出對(duì)稱(chēng)三相電流控制目標(biāo)建模優(yōu)于按輸出恒定有功控制目標(biāo)建模。

[1] 鄭偉, 熊小伏. 基于Wiener 模型的光伏并網(wǎng)逆變器模型辨識(shí)方法[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(36): 18-26.

ZHENG Wei, XIONG Xiaofu. A model identification method for photovoltaic grid-connected inverters based on the wiener model[J]. Proceedings of the CSEE, 2013, 33(36): 18-26.

[2] 閆凱, 張保會(huì), 瞿繼平, 等. 光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)建模與等值[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(1): 1-8.

YAN Kai, ZHANG Baohui, QU Jiping, et al. Photovoltaic power system transient modeling and equivalents[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(1): 1-8.

[3] 習(xí)偉, 張哲, 陳衛(wèi), 等. 光伏逆變器短路特性分析[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2015, 43(7): 70-75.

XI Wei, ZHANG Zhe, CHEN Wei, et al. Research on fault characteristic of the PV inverter[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(7): 70-75.

[4] 莊慧敏, 巨輝, 肖建. 高滲透率逆變型分布式發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的影響[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014, 42(17): 84-89.

ZHUANG Huimin, JU Hui, XIAO Jian. Impacts of inverter interfaced distributed generation with high penetration level on power system transient and voltage stability[J]. Power System Protection and Control, 2014, 42(17): 84-89.

[5] 鄭飛, 張軍軍, 丁明昌. 基于RTDS的光伏發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越建模與控制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2012, 36(22): 1-6.

ZHENG Fei, ZHANG Junjun, DING Mingchang. Modeling and control strategy of low voltage ride through the photovoltaic power generation system based on RTDS[J]. Automation of Electric Power Systems, 2012, 36(22): 1-6.

[6] MIRET J, CASTILLA M, CAMACHO A, et al. Control scheme for photovoltaic three-phase inverters to minimize peak currents during unbalanced grid-voltage sags[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2012, 27(10): 4262-4271.

[7] 譚騫, 徐永海, 黃浩, 等. 不對(duì)稱(chēng)電壓暫降情況下光伏逆變器輸出電流峰值的控制策略[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2015, 39(3): 601-608.

TAN Qian, XU Yonghai, HUANG Hao, et al. A control strategy for peak output current of PV inverter under unbalanced voltage sags[J]. Power System Technology, 2015, 39(3): 601-608.

[8] RODRIGUEZ P, TIMBUS A V, TEODORESCU R, et al. Flexible active power control of distributed power generation systems during grid faults[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2007, 54(4): 2583-2592.

[9] CASTILLA M, MIRET J, SOSA J L, et al. Grid-fault control scheme for three-phase photovoltaic inverters with adjustable power quality characteristics[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, 25(12): 2930-2940.

[10] 李威辰, 陳桂鵬, 崔文峰, 等. 模塊化光伏并網(wǎng)逆變器的線性功率控制[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(10): 157-165.

LI Weichen, CHEN Guipeng, CUI Wenfeng, et al. Linear power control for modular photovoltaic grid-connected inverter system[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014, 29(10): 157-165.

[11]姜衛(wèi)東, 吳志清, 李王敏, 等. 電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)時(shí)抑制負(fù)序電流并網(wǎng)逆變器的控制策略[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015, 30(16): 76-84.

JIANG Weidong, WU Zhiqing, LI Wangmin, et al. Control strategy of suppressing negative sequence current of grid-connected inverter based on asymmetric grid[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(16): 76-84.

[12]楊明, 周林, 張東霞, 等. 考慮電網(wǎng)阻抗影響的大型光伏電站并網(wǎng)穩(wěn)定性分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2013, 28(9): 214-223.

YANG Ming, ZHOU Lin, ZHANG Dongxia, et al. Stability analysis of large-scale photovoltaic power plants for the effect of grid impedance[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2013, 28(9): 214-223.

[13]康忠健, 肖陽(yáng). 含分布式電源的配電網(wǎng)自適應(yīng)保護(hù)算法研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2014, 29(2): 1-4.

KANG Zhongjian, XIAO Yang. Adaptive protection algorithm research of distribution network containing distributed power[J]. Power Grid and Clean Energy, 2014, 29(2): 1-4.

(編輯 張愛(ài)琴)

Modeling of short circuit current for photovoltaic connected-grid system based on the key factors and identification technology

ZHANG Yao1, 2, CHAO Qin1, LI Yuqiang1, WANG Yibo1

(1. College of Electrical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830046, China; 2. Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi 830091, China)

In order to improve the accuracy of the calculation of photovoltaic system short circuit current, this paper proposes that voltage drop degree, the output active of photovoltaic connected-grid inverter, and the positive sequence component of the grid voltage are the key factors, and the relationship between the three key factors and the peak value of the output current of PV connected-grid inverter is analyzed. The voltage power control strategy for the control objective of the output symmetrical three-phase sinusoidal AC current of photovoltaic connected-grid inverter is adopted. The output current model of the PV connected-grid inverter is established and the relevant parameters are identified based on system identification technology. Using the sum algorithm, the output short circuit current model of photovoltaic connected-grid system is obtained. The built model can be verified by MATLAB programming software. At the same time, compared with the constant power control simulation model built by PSCAD/EMTDC, the model can accurately reflect the output short circuit current of PV grid connected power generation system. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51367017) and International S & T Cooperation Program of China (No. 2013DFG61520).

grid fault; PV grid-connected inverter; key factor; voltage power control; system identification; fault current model

10.7667/PSPC151938

國(guó)家自然科學(xué)基金資助(51367017)；科技部國(guó)家國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)資助(2013DFG61520)

2015-11-03；

2016-01-28

張 堯( 1982-)，女，博士研究生，從事繼電保護(hù)及新能源方面的研究。E-mail: 479510278@qq.com