[發(fā)明專利]計及VSG逆變器電流限幅的暫態(tài)能量函數(shù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710528807.6
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107330193B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊陽;卜京;張夢月;王俊;涂杉杉;周前;汪成根;張寧宇;胡昊明
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/06;G06F113/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱寶慶

本發(fā)明提供了一種計及VSG逆變器電流限幅的暫態(tài)能量函數(shù)方法，包括：構(gòu)建逆變器的電流限幅模型；獲取逆變器電流飽和下的功角特性；構(gòu)建VSG策略下計及逆變器飽和的系統(tǒng)功角模型；構(gòu)建改進(jìn)后逆變器電流飽和環(huán)節(jié)模型，獲取改進(jìn)后的功角與未飽和時功角的關(guān)系；輸入電氣部分的主要參數(shù)；用龍格庫塔法方法求解轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程獲取VSG轉(zhuǎn)子的δ(t)與，以獲取獲取故障軌線，δ(t)表示系統(tǒng)功角與時間的關(guān)系；表示系統(tǒng)角速度與時間的關(guān)系；獲取故障切除時刻系統(tǒng)暫態(tài)能量V_cl與臨界能量V_cr；將求取的故障切除時刻系統(tǒng)暫態(tài)能量V_cl與臨界能量V_cr比較，若V_cl≤V_cr，則系統(tǒng)穩(wěn)定，否則系統(tǒng)失穩(wěn)；求取臨界故障切除時間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析以及非線性電力電子器件飽和特性研究技術(shù)，特別是一種計及VSG逆變器電流限幅的暫態(tài)能量函數(shù)方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，與電網(wǎng)相連的并網(wǎng)逆變器等電力電子變流器數(shù)量也得到快速的增加。由于電力電子器件采用數(shù)字電路的控制方式，暫態(tài)響應(yīng)時間短，當(dāng)電網(wǎng)中出現(xiàn)功率擾動或者功率不平衡情況時，無法和傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)一樣利用儲存在轉(zhuǎn)子上的動能來抑制功率或頻率的波動。基于此，為了解決風(fēng)電系統(tǒng)中因逆變器無慣性特性帶來的穩(wěn)定問題，國外研究人員首先提出了虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)(Virtual SynchronousGenerator，VSG)。然而，系統(tǒng)總?cè)萘渴且欢ǖ模L(fēng)電滲透率的增加，使得傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)占有比例減少，系統(tǒng)慣性減小，從而對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大威脅。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大擾動時，采用VSG策略的逆變器與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)相似也會出現(xiàn)失穩(wěn)問題，且由于逆變器存在電流飽和特性，此時逆變器會褪變成一個電流源，使得系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定問題更加復(fù)雜，因此針對VSG策略下計及逆變器電流限幅的風(fēng)電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法研究，對于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的實際應(yīng)用價值。

目前，針對VSG策略下逆變器系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析方法主要有數(shù)值仿真法和暫態(tài)能量函數(shù)法。數(shù)值仿真法通過對故障后VSG控制策略下的逆變器搖擺曲線的變化觀察得到系統(tǒng)穩(wěn)定性，但無法定量的對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定進(jìn)行評價，由于模型比較精準(zhǔn)復(fù)雜使得計算速度很慢，并且現(xiàn)有的數(shù)值仿真法在研究含VSG策略的逆變器系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性時并沒有計及逆變器電流飽和特性的影響；暫態(tài)能量函數(shù)法克服了數(shù)值仿真法的計算速度慢和無法定量分析穩(wěn)定性的局限性，在計及逆變器電流飽和特性的系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方面，現(xiàn)有的暫態(tài)能量函數(shù)法得出由于逆變器電流飽和的原因，在發(fā)生大的擾動下使得逆變器褪變成一個電流源，使失穩(wěn)過程變得更加復(fù)雜，并作出了功角失穩(wěn)的機(jī)理分析。但僅僅是定性地對VSG暫態(tài)功角失穩(wěn)進(jìn)行分析，對實際電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行并沒有根本性指導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種計及VSG逆變器電流限幅的暫態(tài)能量函數(shù)方法，包括以下步驟：

步驟1，構(gòu)建逆變器的電流限幅模型；

步驟2，獲取逆變器電流飽和下的功角特性；

步驟3，構(gòu)建VSG策略下計及逆變器飽和的系統(tǒng)功角模型；

步驟4，構(gòu)建改進(jìn)后逆變器電流飽和環(huán)節(jié)模型，獲取改進(jìn)后的功角與未飽和時功角的關(guān)系；

步驟5，輸入電氣部分的主要參數(shù)，包括VSG、線路、變壓器、故障位置和限幅裝置電流的最大最小值；

步驟6，用龍格庫塔法方法求解轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程獲取VSG轉(zhuǎn)子的δ(t)與以獲取獲取故障軌線；

步驟7，獲取故障切除時刻系統(tǒng)暫態(tài)能量V_cl與臨界能量V_cr；

步驟8，將步驟7求取的故障切除時刻系統(tǒng)暫態(tài)能量V_cl與臨界能量V_cr比較，若V_cl≤V_cr，則系統(tǒng)穩(wěn)定，否則系統(tǒng)失穩(wěn)；