[發(fā)明專利]消除并網(wǎng)逆變器-弱電網(wǎng)振蕩的控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711149119.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN108390394A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜雄;王國(guó)寧;顧師達(dá);楊友耕;鄒小明;時(shí)穎;孫鵬菊;周雒維;籍勇亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/24
• 分類號(hào): H02J3/24;H02J3/38;G06F17/50
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開了一種消除并網(wǎng)逆變器?弱電網(wǎng)振蕩的控制方法，包括以下步驟：S1：在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用復(fù)變量表示方法，建立包含不對(duì)稱電流控制器的逆變器的阻抗模型；S2：根據(jù)所述阻抗模型，采用阻抗分析法和Nyquist判據(jù)，計(jì)算得出電網(wǎng)系統(tǒng)中不同鎖相環(huán)帶寬下使電網(wǎng)系統(tǒng)處于振蕩臨界點(diǎn)的不對(duì)稱因子的臨界值，并建立鎖相環(huán)帶寬和不對(duì)稱因子的臨界值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；S3：將電網(wǎng)系統(tǒng)中不同鎖相環(huán)帶寬下使電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的不對(duì)稱因子帶入不對(duì)稱電流控制器中，分析逆變器自身的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，獲取最優(yōu)不對(duì)稱因子；S4：將最優(yōu)不對(duì)稱因子加載到電網(wǎng)系統(tǒng)中的不對(duì)稱電流控制器中實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種消除并網(wǎng)逆變器-弱電網(wǎng)振蕩的控制方法。

背景技術(shù)

隨著新能源發(fā)電技術(shù)的大量應(yīng)用，電壓源型逆變器(voltage-source inverters，VSIs)是新能源發(fā)電和分布式發(fā)電電網(wǎng)系統(tǒng)的重要接口，比如在風(fēng)電、光伏發(fā)電 和高壓直流輸電等現(xiàn)代電力電網(wǎng)系統(tǒng)中作為重要的接口單元。其拓?fù)浜涂刂圃O(shè) 計(jì)均是在強(qiáng)電網(wǎng)下進(jìn)行，即忽略電網(wǎng)阻抗，因此VSIs可以再強(qiáng)電網(wǎng)下正常運(yùn)行。 弱電網(wǎng)主要表現(xiàn)為電網(wǎng)阻抗較大，電壓源型逆變器在弱電網(wǎng)下，會(huì)與電網(wǎng)阻抗 相互影響，產(chǎn)生振蕩問題。因此，電壓源型逆變器需要在弱電網(wǎng)下抑制振蕩的 能力。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)方法的不同，已有的提高逆變器電網(wǎng)系統(tǒng)的振蕩抑制能力控制方 法包括：①降低鎖相環(huán)帶寬；②增加電網(wǎng)系統(tǒng)阻尼；③改變逆變器阻抗。

已有研究表明，鎖相環(huán)的參數(shù)與并網(wǎng)變流器電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有緊密的聯(lián) 系。相頻域下的阻抗模型反映出鎖相環(huán)在逆變器阻抗中引入負(fù)電阻特性，且鎖 相環(huán)帶寬越大，負(fù)電阻的頻率范圍越大，產(chǎn)生振蕩的風(fēng)險(xiǎn)越高。降低鎖相環(huán)的 帶寬能有效避免振蕩的產(chǎn)生，保證逆變器電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行，但同時(shí)逆變器 電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力也降低。增加阻尼可以提高電網(wǎng)系統(tǒng)抑制振蕩的能力， 如增加無源阻尼和有源阻尼，但增加無源阻尼會(huì)降低電網(wǎng)系統(tǒng)效率；增加有源 阻尼需要對(duì)控制結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)。改變逆變器阻抗可以通過改變控制器參數(shù)和在 控制結(jié)構(gòu)中增加復(fù)雜前饋結(jié)構(gòu)，提高逆變器阻抗的相位和幅值，進(jìn)而降低電網(wǎng) 系統(tǒng)振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，但該方法仍需重新設(shè)計(jì)控制參數(shù)和增加復(fù)雜控制，對(duì)電網(wǎng)系 統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種消除并網(wǎng)逆變器-弱電網(wǎng)振蕩的控制方法，以解決 現(xiàn)有控制方法對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響較大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種消除并網(wǎng)逆變器-弱電網(wǎng)振蕩的控制 方法，包括以下步驟：

S1：在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用復(fù)變量表示方法，建立包含不對(duì)稱電流控 制器的逆變器的阻抗模型；

S2：根據(jù)所述阻抗模型，采用阻抗分析法和Nyquist判據(jù)，計(jì)算得出電網(wǎng) 系統(tǒng)中不同鎖相環(huán)帶寬下使電網(wǎng)系統(tǒng)處于振蕩臨界點(diǎn)的不對(duì)稱因子的臨界值， 并建立鎖相環(huán)帶寬和不對(duì)稱因子的臨界值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

S3：將電網(wǎng)系統(tǒng)中不同鎖相環(huán)帶寬下使電網(wǎng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)的不對(duì)稱因 子帶入不對(duì)稱電流控制器中，分析逆變器自身的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，獲取最優(yōu) 不對(duì)稱因子；

S4：將最優(yōu)不對(duì)稱因子加載到電網(wǎng)系統(tǒng)中的不對(duì)稱電流控制器中實(shí)現(xiàn)不對(duì) 稱控制。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體包括：

S11：在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，采用復(fù)變量表示電網(wǎng)系統(tǒng)中的不對(duì)稱電流控制 器的參數(shù)；

S12：根據(jù)逆變器控制結(jié)構(gòu)建立不對(duì)稱電流控制器輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)關(guān)系式， 根據(jù)逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建復(fù)變量的數(shù)學(xué)模型；

S13：根據(jù)所述數(shù)學(xué)關(guān)系式和數(shù)學(xué)模型建立逆變器的阻抗模型。

進(jìn)一步地，所述步驟S11中所述電網(wǎng)系統(tǒng)的不對(duì)稱電流控制器的參數(shù)表示 具體包括：