Page 67 - 电力与能源2024年第六期

沈位军：含三相并网逆变器的新型电力系统故障特性研究 703

ìI T ≥ k 1 ( 0. 9 - U g1 ) I g
2 故障特性分析 ï ï ( 0. 2 ≤ U g1 ≤ 0. 9 )
ï
ï
ï ï I T ≥ k 2 I g (U g1 < 0. 2 )
í （5）
2.1 三相并网逆变器故障电流限流方法 ï ï I T = 0 (U g1 > 0. 9 )
ï
ï
由图 1 可知，当三相并网逆变器输出端发生 ï ï
î I T ≤ I max
短路故障时，其输出电流升高。这种冲击电流对 式中 U g1——逆变型电源与大电网的并网点处
I
电网中的各类电气设备构成严重威胁，容易导致 电 压 的 标 幺 值 ； g—— 逆 变 型 电 源 的 输 出 电 流 ；
设备损坏。过大的短路电流还会引起电弧，进而 I max——逆变型电压的最大输出电流；k 1，k 2——故
引发高温危险，甚至导致火灾、爆炸等严重事故发 障时低电压穿越策略的电压支撑系数，通常情况
生。因此，逆变器的输出端通常配备有短路电流 下 k 1＞1.5，k 21.05。
限幅保护策略，以降低各类电气设备损坏的概率， 为了实现逆变型电源的低电压穿越，通常将
提高经济效益与社会效益。常见的三相逆变器短 输 出 电 流 中 的 正 序 分 量 、负 序 分 量 分 别 进 行 控
路电流限幅方法可分为两类：电阻电感限流法以 制。在两相旋转 d，q 坐标系下，电流参考值可表
及脉宽调制（PWM）控制法。 示为
电阻电感电流限流法通常是在三相并网逆变 * *
ê ê éi 1d ù ú ú ê ê é u 1d u 1q ú ú ê ê ù ú ú
ù é P 0
器的输出端串联限流电感、并联限流电阻。当三 ê ê * ú ú ê ê u 1q -u 1d ú ú ê ê M ú ú
ê ê ú ú = ê ê ú ú ê ê ú ú （6）
i 1q
*
相并网逆变器发生短路故障时，可通过电感和电 ê êi 2d ú ú ê ê-Ku 2d Ku 2q ú ú ê ê Q 0 *
ê ê ê ê ê ê ú ú
* û û ë N û
阻消耗电能，从而降低电流，确保三相并网逆变器 ëi 2q ë-Ku 2q -Ku 2d
式中 P 0 ，Q 0 ——逆变器输出有功功率参考值和
*
*
的可靠性和安全性。
2.2 并网逆变器故障响应特性 无 功 功 率 参 考 值 ；下 标 1—— 正 序 分 量 ；下 标 2
分布式新能源发电系统广泛接入电网，一旦 ——负序分量；K——系数，取值范围为—1，0，1，
电网发生故障，这些系统通常会通过脱网来避免 当 K 取值—1 时，则控制逆变器输出的无功功率波
自身受到严重损害。然而，随着新能源电源在电 动为 0，当 K 取值 0 时，则控制逆变器输出的负序
网中的渗透率不断提高，新能源发电系统的大规 电流为 0，当 K 取值为 1 时，则控制逆变器输出的

模脱网会导致电网频率和电压剧烈波动，甚至可 有功功率波动为 0。
能引发大面积停电事故。 M，N 可分别表示为
2
2
目前，我国规定了新能源并网的低电压穿越 M = u 1d + u 1q - Ku 2d - Ku 2q （7）
2
2
2
2
2
2
技术指标，如图 3 所示。 N = u 1d + u 1q + Ku 2d + Ku 2q （8）
若 电 网 发 生 不 对 称 故 障 时 ，并 网 逆 变 器 输
出 的 正 序 短 路 电 流 和 负 序 短 路 电 流 可 分 别 表
示为
ì i 1q
*
ï ï
ï i 1ϕ = i 1m cos [ ωt- ωt 0 + arctan (
ï i 1d )+ φ ϕ ]
ï ï
*
í ，t≥ t 0

ï ï i 2q
*
ï i
ï 2ϕ = i 2m cos [ ωt- ωt 0 + arctan ( i 2d )- φ ϕ ]
ï ï
*
î
（9）
图 3 低电压穿越目标 式中 下标 ϕ——相别，即 A，B，C 三相；i 1m，i 2m——
由图 3 可知，故障穿越期间连续运行时间为 正序电流幅值和负序电流幅值，可表示为式（10）；
0.15 s，且电压应该在 2 s 内恢复到 0.9 倍的额定电 t 0——故障发生的初始时刻；φ——相位。
压。此时，分布式逆变型电源应向电网注入的无 若控制目标为消除负序电流，则三相电网发
功电流可表示为 生短路故障后，短路电流可表示为