摘要：以光伏发电体系公共耦合点(PCC)电压下跌为研讨目标，从电力体系功率传输理论的视点剖析了光伏发电体系PCC电压下跌的电压补偿原理，并网逆变器经过无功功率对PCC电压下跌进行补偿，提出依据瞬时电压幅值的动态无功电流电压下跌补偿战略，建立了3 kW光伏发电体系试验渠道，对提出的补偿战略进行验证，成果表明该办法改进了光伏发电体系的供电电能质量，提高了其并网运转的可靠性与安稳性。
1 导言
太阳能作为典型的可再生能源，因为遭到环境温度、光照强度及气候条件的影响，光伏发电表现出随机动摇性大、不行猜测的特色，某工程现场测验，最大功率改变率为20%/min。光伏发电体系一般都要经过电力电子改换设备即接口逆变器并网运转。跟着大规模光伏发电体系的并网运转，其对电网的影响越来越大，暴露出越来越多的问题，其间PCC电压下跌是光伏发电体系对电网的影响之一。现在已提出了许多办法用于减轻或补偿电压下跌问题，如无功功率补偿器、动态电压恢复器、沟通柔性输电设备、停止无功产生器等，但均需设备额外设备，不只增加了出资本钱，并且使体系操控复杂化。
微电网、智能电网技能的提出推动了光伏发电设备及体系向智能化、多功用化开展，智能逆变器、多功用逆变器等概念逐步被广泛承受，希望能经过光伏发电体系对电网安全安稳运转起到必定支撑效果。国内外都推出了新的光伏发电体系并网规范，使其具有必定的灵活性与主动性，答应光伏发电体系调整其输出的有功及无功功率，参加电力体系部分电压和频率调整，一起要求体系具有低电压穿越才能。
这儿选用光伏发电体系并网逆变器自身，在PCC电压下跌时，经过向电网注入必定容量的无功功率完结对PCC电压下跌补偿。这种办法不只可完结并网逆变器并网发电的主要功用，并且可完结对PCC电压下跌补偿的辅佐功用，提高了光伏并网体系的利用率，减少了设备补偿设备的投入及保护本钱，补偿性能将愈加经济。
2 电压下跌补偿原理
大规模光伏并网发电体系的输出功率骤变与动摇形成PCC电压下跌，影响体系供电电能质量，故需对PCC电压下跌进行补偿。德国最新光伏发电体系并网规范VDE-AR-N-4105：2011-08规则，中压光伏并网发电体系引起的PCC电压改变不答应超越2%;低压光伏并网发电体系引起的PCC电压改变不答应超越3%;我国对不同电压等级电压差错的约束也有明确规则，GB12325-2008《电能质量——供电电压答应差错》对供电电压答应差错的约束摘要如下：①35 kV及以上正负电压差错绝对值之和不超越10%;②10 kV及以下三相供电，±7%;③220 V单相供电，-10%～7%。
关于接入中/低压配电网的光伏发电体系，可得其并网运转的戴维南等效电路如图1所示。us为配电网母线电压，一般以为配电体系为无穷大体系，其电压幅值|us|根本稳定不变;Z为配电网线路阻抗，Z=R+jX，R，X为电阻、电抗重量;P，Q为配电网母线向负载方向传输的有功、无功功率;uPCC为PCC电压;PL，QL分别为PCC本地负载有功、无功功率;PG，QG分别为光伏发电体系向PCC运送的有功、无功功率，QG为正表明逆变器宣布理性无功功率，QG为负表明逆变器吸收理性无功功率;QC为PCC设备设备补偿的无功功率，QC为正表明宣布理性无功功率，QC为负表明宣布容性无功功率。
依据光伏发电体系并网戴维南等效电路，配电网向PCC方向传输的功率为：
因为远距离架空线线路阻抗的电阻重量与电抗重量适当，线路两头电压相位差错较小，式(4)的虚部与实部比较很小，可疏忽;考虑答应光伏发电体系并网逆变器与当地无功补偿设备宣布理性无功功率，即QG与QC均为正，由此可得：
uPCC≈us+R(PG-PL)/uPCC+X(QG+QC-QL)/uPCC (5)
由式(5)可见，关于光伏并网发电体系，因为其输出有功功率由光伏电池板决议，受气候影响较大，当光伏发电体系输出有功功率减小时，就有或许形成PCC电压下跌。若能操控光伏发电体系输出无功功率，即可操控PCC电压。因为并网逆变器许多时分都不作业在额定功率，具有必定的无功功率容量，因而，可使并网逆变器在其视在功率容量约束内，宣布必定容量的无功功率，即可对PCC电压下跌完结补偿。
3 电压下跌补偿战略
光伏发电体系中所选用的三相电压源并网逆变器拓扑结构如图2所示。
为实时动态地补偿PCC电压下跌，提出依据瞬时电压幅值一无功电流的Io(U)电压操控办法，当PCC电压下跌时，可使光伏发电体系作业于超前功率因数，使其适当于电容特性，在体系视在功率约束内宣布必定容量的无功功率来补偿PCC电压下跌。因为功率操控的实质也是操控电流，因而这儿直接选用电流操控替代功率操控。无功电流电压调整体系操控框图如图3所示。
由图3可见，光伏发电体系并网逆变器操控体系在两相旋转d，q坐标系下完结，其间操控体系选用双二阶通用积分器同步坐标系锁相环(DSOGI SRF-PLL)实时检测PCC电压相位与幅值，选用Io(U)办法对PCC电压进行操控，所检测电压瞬时幅值与所设定电压参阅幅值作比较，差错经电压PI调节器后得到电压调整无功补偿电流，与所设定的无功电流参阅值叠加作为新的无功电流参阅对逆变器进行实时操控，终究完结对PCC电压的动态调整。
4 试验
上面临PCC电压调整原理及战略进行了剖析，提出了相应的电压下跌补偿战略，下面主要对提出的光伏发电体系并网逆变器IQ(U)电压下跌补偿战略进行试验验证。设定并网逆变器正常并网发电，且具有必定的视在功率容量，经过在PCC切入本地负载来模仿PCC电压下跌。建立3 kW光伏发电体系试验渠道。并网逆变器主电路结构选用三相桥式电路，操控电路依据DSP操控芯片TMS320F2812。并网逆变器主要参数：Udc= 120 V;Ua=Ub=Uc=50 V;iG=8 A;RL=7 Ω;Lf=5 mH;Cf=9.4μF;R=1 Ω;L=3 mH。电压PI操控器份额与积分系数分别为0.1，20;电流PI操控器份额与积分系数分别为0.5，10。图4为试验波形。
图4a为光伏发电体系并网逆变器并网运转的稳态波形，PCC接入本地负载开关断开，并网逆变器输出电流悉数输出给电网。可见，并网点电压幅值为50 V，相关于参阅电压幅值50 V，电压幅值差为零，逆变器并网电流与其输出电流均为2 A，负载电流为零。图4b为PCC切入本地负载后PCC电压产生下跌的暂态波形。可见，当负载切入后，PCC电压由50 V下跌至45 V以下，光伏发电体系并网逆变器不对PCC电压进行补偿，逆变器输出电流仍然为2 A，并网电流反相，即负载电流一部分由逆变器供应，另一部分由电网供应。
图4c，d为电压选用无功电流进行电压调整的暂态与稳态试验波形。可见，负载切入瞬间，电压幅值减小，并网点电压下跌，因为选用了IQ(U)电压补偿器对并网点电压进行操控，电压下跌后，IQ(U)电压补偿器输出一个无功补偿参阅电流给并网逆变器，并网逆变器输出无功补偿电流补偿并网点电压下跌，2个周期后到达稳态。稳态后，电压幅值差错为零，电压下跌得到补偿。IQ(U)电压补偿器具有杰出的动态响应和稳态精度。
5 定论
对光伏并网发电体系并网点电压下跌问题进行了研讨，提出了依据瞬时电压幅值的无功电流电压下跌补偿战略，终究经过了试验验证，取得了杰出的试验成果，验证了所提出的电压调整战略的可行性与有效性。完结了光伏并网发电体系并网发电与电压补偿的一致操控功用，改进了电力体系供电电能质量，提高了光伏发电体系并网运转的可靠性与安稳性，为大规模光伏发电体系并网运转供给了技能支持。
