光伏逆变器低电压穿越技术原理

2131 引言为了应对气候的变化，化石能源的逐渐枯涸，光伏发电等可再生能源原在世界各国能源系统中占比越来越大。

随着风力发电、光伏发电等这种间歇式能源在电网中占比越来越大，它们的波动会严重影响着电网的波动, 有可能会引起光伏电站的大面积停止发电，导致局域电网的瘫痪，给整个电网及用电大户造成巨大损失。

因此为了电网系统的高效稳定的运行，要求光伏电站具有一定的低电压穿越能力。

低电压穿越（LVRT ）能力也被认为是光伏并网设备设计制造控制技术上的最大挑战之一，直接关系到光伏发电的大规模应用[1-2]。

因此，为了电网系统更加稳定，光伏电站十分有必要具有低电压或零电压穿越功能。

目前国内外对单机MW 级两级拓扑光伏并网逆变器低电压穿越研究比较少。

本文提出了MW 级光伏并网逆变器两级系统拓扑，在低电压穿越过程中为解决电压跌落过程逆变母线电压过高而导致系统保护无法穿越问题引入了逆变母线过压保护控制环，该控制环有效解决了电压跌落造成的两级系统逆变母线过压问题。

2 MW级光伏并网逆变器两级控制策略目前常规MW 级光伏并网逆变器一般采用两台单级系统逆变器并联的方式实现，一方面由于在常规并网电压270V/315V 并网条件下，输出MW 级功率电流达2千多安培，常规的IGBT 模块很难达到要求，受功率器件的限制很难实现单机MW 级逆变器；另一方面提高并网电压，使并网输出电流大大减小，此时由于并网电压高，则要求输入侧的直流电压高才能满足并网条件，而逆变器为了最大限度的发电，需在较低电压时亦能并网发电。

基于上述两个方面，本文采取了两级系统逆变方案。

MW 级光伏并网逆变器低电压穿越控制策略徐裕勇（京琅智能装备(中山)有限公司 广东省中山市 528437）如图1所示，光伏阵列的电能分两路交错进入前级系统，先经过前级Boost 升压电路，使较低的直流电压升压至960V ，通过后级逆变系统使母线电压持续稳定在960V ，再通过后级三相全桥逆变电路，经LC 滤波后以620V 交流电压并网。

光伏并网逆变器零电压穿越技术研究媒体：《控制与传动》发布时间：2014-1-21 13:40:271引言随着传统能源资源的不断枯竭，新能源技术的不断发展，光伏发电系统已成为电力能源中的重要组成部分。

随着光伏发电穿透功率的增加，将对电网的安稳性带来新的挑战。

当电网发生瞬时故障时，如果大容量的光伏发电单元不能维持电网的电压和频率，这对电力系统的稳定性造成很大的影响。

具有波动性特点电站大规模并网发电时，如果其不具备低电压穿越能力(LowVoltageRide-Through，LVRT)，将会对电网的安全稳定运行带来极大的隐患，故LVRT能力显得尤为重要。

低电压穿越（LVRT），是指当电力系统事故或扰动引起电网电压跌落时，光伏发电系统保证不脱网连续运行，支持电网故障恢复直到电压达到正常水平，从而穿越低电压这个区域。

在国内外风电系统中，已经相应制定了新的电网运行准则，规定了风电系统并网运行条件中必须具有低电压穿越能力。

国内光伏发电系统中，已经制定了相关准则对低电压穿越能力提出要求。

国网电力科学研究院率先展开了低电压穿越和相关检测装置的研究和标准制定工作。

并在低电压穿越基础上根据电网实际要求提出了零电压穿越能力光伏逆变器入网要求。

本文在介绍低电压穿越控制基础上分析零电压穿越相关要求的基础上，展开了零电压穿越试验的控制研究工作，给出了相关实验结果波形。

2技术要求根据《光伏发电站接入电力系统技术规定》GB/T19964-2012标准要求，当电力系统事故或扰动引起光伏发电站并网点电压跌落时，在一定的电压跌落范围内和时间间隔内，光伏发电站能够保证不脱网连续运行。

图1为光伏发电站应满足的低电压穿越要求（1）光伏发电站并网点电压跌至0时，光伏发电站应能不脱网连续运行0.15s；（2）光伏发电站并网点电压跌至曲线1以下时，光伏发电话可以从电网切出。

图1光伏发电站的零电压穿越能力要求3动态无功支撑能力电力系统发生不同类型故障时，若光伏发电站并网点考核电压全部在图1中电压轮廓线及以上的区域内光伏发电站应保证不脱网连续运行；否则，允许光伏发电站切出。

探究光伏发电的低电压穿越技术摘要：光伏并网容量比重的持续增加，给电力系统的安全性和稳定性产生了一定影响,特别是在电网电压跌落时，光伏电站低电压穿越能力也有所降低。

对此，需要将低电压穿越技术在光伏发电当中进行有效应用，从而有效维持光伏发电系统的安全稳定运行。

本文针对光伏发电的低电压穿越技术进行分析，探讨了光伏系统及低电压穿越要求，并提出具体的光伏系统低电压穿越方案，希望能够为相关工作人员提供一些参考和借鉴。

关键词：光伏发电；低电压穿越技术；无功补偿；应用方案太阳能作为一种重要的清洁可再生资源，受到了各个国家的高度重视。

我国光伏发电行业的发展时间相对较短，但随着相关法律法规和政策的不断出台，光伏发电产业的整体发展水平也得到了显著提升。

当新能源并网容量扩大后，对电力系统的安全运行也产生了一定影响。

当电网电压发生跌落时，光伏系统将会发生脱网现象，进而导致电网运行风险有所增大，严重情况下甚至会造成电网崩溃。

因此，为了使新能源在电网当中接入的可靠性得到提升，需要对低电压穿越技术进行合理应用。

一、光伏系统及低电压穿越要求（一）光伏系统理论分析太阳能光伏发电主要利用光生伏特效应，可以通过太阳能电池板对太阳光子进行吸收，并将其转换为电能。

对于太阳能光伏阵列所输出的直流电，在经过逆变器的转换后，可以形成符合规定的交流电，通过变压器或直接接入到电网当中。

光伏系统具体包括DC/AC系统、光伏电池系统、连接装置、储能系统等组成部分。

具体来说，光伏电池系统可以通过光伏电池对光能进行吸收，使其转化成相应的直流电。

而DC/AC系统可以通过逆变器将电能转化成交流电，控制系统可以为系统提供具体的控制信号，连接装置则可以使光伏电站并网问题得到解决。

储能系统可以有效存储太阳电池组件产生的电能，从而在负载需求增大时有效提供电能[1]。

（二）光伏电站并网低电压穿越要求光伏电站并网的低电压穿越技术主要是指在光伏并网电压出现跌落时，光伏电站仍能持续并网，而且还可以通过向电网提供无功功率，从而使电压得到恢复，最终促进电网的恢复，对低电压时间区域进行“穿越”。

什么是低电压穿越什么是低电压穿越（LVRT）？LVRT：Low Voltage Ride Through当电网故障或扰动引起风电场并网点的电压跌落时，在电压跌落的范围内，风电机组能够不间断并网运行。

《国家电网公司风电场接入电网技术规定（修订版）》中对风电场低电压穿越的要求如下：a) 风电场内的风电机组具有在并网点电压跌至20%额定电压时能够保持并网运行625ms 的低电压穿越能力；b) 风电场并网点电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组保持并网运行。

低电压穿越能力2009-09-26 16:28低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。

风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。

低电压穿越能力是什么？学术前沿 2009-08-26 17:12 阅读155 评论0字号：大中小低电压穿越能力是当电力系统中风电装机容量比例较大时，电力系统故障导致电压跌落后，风电场切除会严重影响系统运行的稳定性，这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）能力，保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。

风电机组应该具有低电压穿越能力：a）风电场必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；b）风电场电压在发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场必须保持并网运行；c）风电场升压变高压侧电压不低于额定电压的90%时，风电场必须不间断并网运行。

光伏低电压穿越逆变器-回复光伏低电压穿越逆变器是光伏发电系统中一个关键的技术环节。

在一些特定的情况下，光伏电池板所产生的电压可能会低于逆变器的额定输入电压，这就需要通过一些方法来解决光伏低电压穿越问题。

本文将在1500-2000字内详细介绍光伏低电压穿越逆变器的原理、方法以及优缺点。

首先，我们需要了解光伏低电压穿越逆变器的原理。

光伏发电系统在正常运行过程中，太阳能电池板所产生的电压会随着光照条件的变化而波动。

光伏逆变器的作用是将直流电转换为交流电，以供电网使用。

然而，当光照弱时，光伏电池板所产生的电压可能会低于逆变器的额定输入电压，这就导致逆变器无法正常工作。

为了解决这一问题，我们需要一种能够使逆变器在光照较弱时仍然正常工作的方法。

现代光伏逆变器通常有两种解决光伏低电压穿越问题的方法：一种是串联多个光伏电池板以提高电压，另一种是采用高效的MPPT（最大功率点跟踪）技术。

第一种方法是串联多个光伏电池板以提高电压。

光伏电池板之间通过连接器或者电缆串联起来，使得总的输出电压可以增加到逆变器额定输入电压的要求。

这样一来，即使在光照较弱的时候，总的输出电压也能够达到逆变器要求的最低工作电压，从而保证逆变器的正常工作。

然而，这种方法需要增加更多的光伏电池板，增加了系统的成本和复杂性。

第二种方法是采用高效的MPPT技术。

MPPT是一种通过调整光伏电池板的工作点来最大化输出功率的技术。

在光伏电池板的输出电压低于逆变器额定输入电压时，MPPT技术可以动态地调整电池板的工作点，使得输出电压接近逆变器的要求。

这样一来，逆变器就可以正常工作。

MPPT技术的优点是可以在不增加光伏电池板数量的情况下，提高系统的运行效率和发电量。

然而，MPPT技术的成本较高，需要精确的电压和电流测量，同时也要求较高的控制算法和电子器件。

综上所述，光伏低电压穿越逆变器是光伏发电系统中一个需要解决的关键问题。

通过串联多个光伏电池板或者采用高效的MPPT技术，可以解决光伏低电压穿越逆变器的问题。

太阳能发电低电压穿越技术综述作者：杨董来源：《科学与财富》2018年第19期摘要：最近几年，随着光伏设施装机量日益提升，太阳能发电占据供电的比例愈来愈大，在电网出现异常情况或是电压出现突发性陡降时，光伏阵列就有很大几率发生解列现象，导致电网整体出现严重的不稳定问题，还有可能致使电网的完全瘫痪，本文介绍了目前国内外的一些光伏逆变器低电压穿越的处理措施与控制方案，重点阐述了对于操作无功电流达成电压支承的解决措施。

关键词：低电压穿越；电压；光伏；太阳能发电在当今世界能源短缺与生态问题饱受关注的当今，太阳能这种能源，以其天然、清洁、不会消失殆尽的特点迅速占领了发电市场，光伏电站装机量不断增加，特别是在西方发达国家中，太阳能发电占电网供电比重逐年上升。

大容量光伏并网是这一技术发展的未来方向，而随着这一技术的不断投入，人类必须考虑电网出现故障时，光伏电站的每种运行情况对电网稳定所带来的问题，故而很多国家电网公司都按其现实状况对光伏并网做出了严苛的技术规范[1]。

主要有低电压穿越、无功操控、有功功率改变率操控等。

这里的低电压穿越被看做是光伏并网设施在技术上的最严峻的挑战，关乎到光伏发电能否广泛应用。

而低电压穿越，指光伏并网点电压降低时，光伏设备可以维持并网，最好能为电网输出一些无功功率，支承电网恢复运转从而“穿越”整个低电压区域。

电压跌落会为设备造成连锁性的暂态，譬如出现过电压、过电流等问题，破坏光伏设备和其控制体系的稳定工作。

一、大型光伏系统理论分析太阳能光伏发电是建立在光生伏打效应上的。

通过电池板汲取光子出现电动势的现象来维持发电。

光伏阵列所产生的直流电经由电力电子转换设备转变成合乎要求的交流电，然后在籍由变压器通入到电网中。

而对容量较大的MW级电站，一个系统包含多个变换模块，构成一个集群，籍由一些的集群操控策略让逆变器保持并联工作，形成光伏电站的各个子系统间收到其的总控中心协调，并维持通信。

按照运行情况的差异，各个逆变器与变压器可有多样投运策略，从而化解低日照期变换效率的问题，保障系统稳定。

光伏低电压穿越技术的研究综述作者：肖远逸王珺翟立唯来源：《电子技术与软件工程》2016年第05期摘要光伏产业的崛起，各个地区的光伏并网都逐渐形成了一定的规模，光伏并网容量急剧上升，给传统电网的供电质量和系统性能都产生较大冲击。

本文将介绍目前国家电网的关于光伏电站的并网标准和逆变器的工作原理，综述国内外关于光伏低电压穿越技术的研究现状，对目前针对光伏低电压穿越所做的研究及成果进行介绍。

此外，笔者依据自身对光伏并网的经验，对光伏并网的相关发展问题进行进一步展望。

【关键词】控制技术逆变器标准1 技术背景1.1 技术含义由于某些原因造成的电网电压跌落的情况下，光伏系统能维持并网状态并正常运行，且支持电网电压恢复至正常值，这种低电压区域的过渡技术即为光伏低电压穿越技术（LVRT）。

1.2 低电压穿越规范电力系统由于各种因素产生电压降低的现象以后，光伏系统的并网点电压若降至曲线下方，如图1所示，则系统将光伏电网隔离开。

在此期间，仍然保留在电网内的逆变器应逐渐恢复至原值，恢复速度为额定功率*0.1每秒。

为保证光伏系统的安全，可将系统设计为逆变器供应动态的无功功率给电网系统。

图1即为光伏低电压穿越具体要求。

由于之前的低电压穿越要求具有一定的局限性，其中增添了零电压穿越这一新技术规范。

规范要求电网电压为零后，光伏系统应能提供150毫秒的并网运行时间，实际工程中则需要结合重合闸动作、保护动作等因素消耗的时间，以及电网管理单位的要求综合设计。

2 光伏低电压穿越原理由于光伏设备将电能收集并转换后，转换的电位为直流电而不是电网的交流电，因此需要用逆变器进行预处理，图2即为逆变器和光伏的电路连接示意图。

为了达到低电压穿越目的，当前主流的控制策略是双闭环控制法，包括电压外环控制以及电流内环控制两个方面，前者主要是针对电压在逆变器处理前后的不稳定现象进行控制，从而降低因电压波动产生的电能损失，将光伏发电的能量利用率尽量提高；后者则针对功率进行控制，并根据并网指令电流对光伏系统的功率、功率因素等方面进行即时调整。