| 3 仿真验证 本文采用PSCAD/EMTDC平台对所提光伏电站低电压穿越策略的可行性与正确性进行验证。算例如图5所示。1MW光伏电站中单台逆变器容量为500kW，光伏逆变器出口为400V母线，经过升压变压器升高到35kV，经过专线与大电网相连。下面分析光伏电站在电网侧发生三相接地短路故障和单相短路故障时的低电压穿越特性。假设故障前光伏电站以单位功率因数满功率运行，即id=1pu。
3.1三相接地短路故障 假设算例中35kV母线在0.5s时发生三相接地短路故障，短路阻抗为0.025Ω。故障于0.8s时清除。光伏电站中逆变器输出电流、交流侧电压、逆变器直流侧电流、电压及输出的有功和无功功率、输出电流的有功和无功分量如图6所示。（为了便于观察，把交流输出电流和电压错开180°，故障前输出电流和电压同相位）
图6 光伏电站低电压穿越期间各项参数 Fig.6 Parameters of PV power station in LVRT 由图可见，光伏逆变器交流侧电压在电网故障时下降到了正常状态时的20%，导致输出的有功功率骤然减小；由于采用了低电压穿越控制，光伏电站可以保持并网运行，其交流侧输出的电流在故障期间经过短暂的调节过程恢复至额定电流值，故障过程中电流略有增大，但是能很好的限制在额定电流的1.1倍以内，LVRT控制策略基本限制住了电流的增大，保护了逆变器的电力电子器件。由于功率输出减小，电能累积在逆变器直流侧电容增多，电容的充电效应使直流侧电压有所增大；直流侧电流在故障期间有所减小。 光伏电站在实现低电压穿越的同时还可以向电网侧发送一定的无功功率（约0.1pu），通过光伏逆变器有功和无功的解耦，可以使之向电网发送无功，在一定程度上支撑并网点电压的跌落。从图中可见，无功电流在故障期间增大，而有功电流由于受到了限制，基本保持不变，无功电流达到了最大值0.46pu，与第2节中的无功功率极限的推导一致，因此电流增大的部分主要是无功电流。 通过计算也可知道，光伏电站发出的无功电流为0.46pu，网侧电压跌落到0.2pu，则光伏电站向电网发送的无功功率为0.46*0.2≈0.092pu，也与实测的无功功率（约0.1pu）一致。 |
