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能源危機與環(huán)境問題加快了全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，使可再生能源得到飛速發(fā)展。太陽能作為一種清潔、高效的可再生能源，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛關(guān)注。然而隨著高滲透率光伏發(fā)電系統(tǒng)并入主網(wǎng)，若在主網(wǎng)故障期間光伏發(fā)電系統(tǒng)采用被動式自我保護而與系統(tǒng)解列，則會增加電力系統(tǒng)的故障恢復(fù)難度，甚至?xí)觿‰娏ο到y(tǒng)故障，最終導(dǎo)致電力系統(tǒng)崩潰。因此，光伏發(fā)電系統(tǒng)必須采取有效的故障穿越（fault ride-through, FRT）控制措施，保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

如何抑制光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)過壓、交流側(cè)過流是光伏電站實現(xiàn)FRT的關(guān)鍵問題所在。而目前針對分布式電源（distributed generation, DG）故障穿越問題，主要采用軟、硬件兩種模式。其中，硬件模式主要包括撬棒電路（chopper circuit）、STATCOM、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（dynamic voltage regulator, DVR）以及超導(dǎo)故障限流器（superconducting fault current limiter, SFCL）等。

撬棒電路通過吸收故障期間并網(wǎng)逆變器直流側(cè)過剩功率，進而抑制直流側(cè)過壓，但并網(wǎng)逆變器過流問題并未被充分計及，且電阻型設(shè)備投入增加系統(tǒng)功率損耗。STATCOM與DVR均通過抬高逆變器并網(wǎng)點電壓，削弱過壓、過流對系統(tǒng)的影響，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投入成本較高，且由于其自身容量問題，電壓提升效果有限。

SFCL在故障期間呈現(xiàn)高阻抗特性，抬高并網(wǎng)點電壓，抑制故障電流，緩解直流過壓問題，但其需失超觸發(fā)條件，且存在有功損耗。軟件模式主要通過采用合適控制策略，抑制并網(wǎng)逆變器過壓、過流，并向系統(tǒng)提供無功支撐電網(wǎng)電壓。

• 有學(xué)者通過對比例積分（proportional integral, PI）控制器限幅，避免故障電流對并網(wǎng)逆變器的損壞，但該策略未考慮逆變器直流側(cè)過壓問題。
• 有學(xué)者基于模型電流預(yù)測控制方法使逆變器的輸出電流迅速地跟隨參考電流指令，并向電網(wǎng)提供無功支撐，整體提升系統(tǒng)暫態(tài)性能，但該控制策略也未計及逆變器直流側(cè)過壓問題。
• 有學(xué)者提出一種Non-MPPT控制算法，該算法以逆變器輸出電流為約束條件，在系統(tǒng)故障期間，通過調(diào)節(jié)光伏陣列輸出功率，并向系統(tǒng)提供無功支撐電網(wǎng)電壓，較好解決并網(wǎng)逆變器過壓、過流問題，但該算法卻忽略光伏發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)恢復(fù)性能，且其輸出有功的減少將會弱化主系統(tǒng)的暫態(tài)性能。

因此，研究設(shè)計一種既可解決光伏電源并網(wǎng)逆變器過壓、過流問題又能兼顧光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)性能及主網(wǎng)運行可靠性的故障穿越控制策略就顯的十分必要。

福州大學(xué)電氣工程自動化學(xué)院、武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院的研究人員，依托于兩級三相光伏發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)不同故障工況下光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出暫態(tài)特性，提出一種軟硬件相結(jié)合的混合型控制策略來提高光伏發(fā)電系統(tǒng)暫態(tài)性能及其故障穿越能力。

其中，軟件部分利用Non-MPPT算法調(diào)節(jié)光伏陣列輸出功率，實現(xiàn)對光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器直流過壓、交流過流的抑制。硬件部分利用磁通耦合限流器（flux-coupled current limiter, FCL）電感特性，抑制光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同故障工況下的沖擊電流，并與光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出無功電流相配合，進一步提高光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)點電壓，減少光伏陣列在Non-MPPT運行模式時輸出功率的調(diào)節(jié)量，增強光伏發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)恢復(fù)性能。并且伴隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)電壓的提升，當(dāng)外部系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，該控制策略還能降低并網(wǎng)點電壓的不平衡率，減少并網(wǎng)逆變器直流側(cè)電壓二倍頻諧波分量。

通過Matlab/Simulink仿真軟件搭建光伏發(fā)電系統(tǒng)模型，根據(jù)仿真結(jié)果，充分驗證所提算法正確性、有效性，為光伏發(fā)電系統(tǒng)工程實際應(yīng)用提供相關(guān)理論研究基礎(chǔ)，后續(xù)將根據(jù)現(xiàn)有研究基礎(chǔ)搭建實驗平臺。

以上研究成果發(fā)表在2020年第4期《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“一種提高光伏發(fā)電系統(tǒng)故障穿越能力的混合型控制策略研究”，作者為葉韜、鄭峰、楊威。