[發(fā)明專利]一種基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010722033.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN111969647B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡旭;邱偉;張宇;李巖;呂敬;趙曉斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發(fā)明公開了一種基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置，該方法包括：當(dāng)變換器發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)時(shí)，將至少一個(gè)與變換器的暫態(tài)失穩(wěn)有關(guān)的控制回路的狀態(tài)變量的值進(jìn)行重置，使重置后的狀態(tài)變量在控制回路的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定域內(nèi)。該裝置包括：狀態(tài)變量值重置單元，其用于當(dāng)變換器發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)時(shí)，將至少一個(gè)與變換器的暫態(tài)失穩(wěn)有關(guān)的控制回路的狀態(tài)變量的值進(jìn)行重置，使重置后的狀態(tài)變量在控制回路的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定域內(nèi)。本發(fā)明的基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置，具有控制方式簡(jiǎn)單、可靠性高、對(duì)不同故障的通用性強(qiáng)，且方便擴(kuò)展到變換器的其他暫態(tài)失穩(wěn)類型的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置。

背景技術(shù)

以風(fēng)光電源為代表的新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的比例逐年上升，三相電壓源型變換器是這些非同步機(jī)電源與交流電網(wǎng)之間的接口；另一方面，隨著直流輸電和微電網(wǎng)的快速發(fā)展，這種變換器在電力系統(tǒng)中扮演越來越重要的角色。這要求變換器能夠在電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)后，盡可能地向電網(wǎng)提供支撐、減少功率缺額，而不能像曾經(jīng)那樣脫網(wǎng)、閉鎖。

在暫態(tài)期間，變換器將面臨兩方面的問題，即故障穿越和暫態(tài)穩(wěn)定。故障穿越能夠盡可能保證變換器在故障期間不發(fā)生過壓和過流，同時(shí)向故障電網(wǎng)提供支撐；而暫態(tài)穩(wěn)定則是故障穿越的保障，如果變換器在暫態(tài)后發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象，那么變換器會(huì)失去控制而無法執(zhí)行故障穿越，同時(shí)還可能發(fā)生功率震蕩、直流電壓崩潰等嚴(yán)重事故。由于變換器暫態(tài)失穩(wěn)的后果十分嚴(yán)重，因此需要在失穩(wěn)發(fā)生后提出相應(yīng)的解決方法，以保證變換器在暫態(tài)失穩(wěn)后能夠重新正常運(yùn)行，防止事故的影響范圍擴(kuò)大。

變換器的暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象最早出現(xiàn)在風(fēng)機(jī)的低電壓穿越研究中，當(dāng)交流電網(wǎng)電壓較低時(shí)，風(fēng)電機(jī)組網(wǎng)側(cè)變換器的鎖相環(huán)會(huì)出現(xiàn)失鎖的現(xiàn)象。鎖相環(huán)失鎖是變換器在大擾動(dòng)下失穩(wěn)的重要原因。針對(duì)此類問題，目前的方法有以下幾種。第一種是注入無功電流補(bǔ)償變換器的電流輸出在線路上的壓降，這種做法在目前屬于常規(guī)操作，因?yàn)楦鶕?jù)一些新能源并網(wǎng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，在電網(wǎng)故障期間必須注入一定量的無功電流，但這種方法只能解決靜態(tài)工作點(diǎn)的存在性問題，而不能鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，尤其在弱電網(wǎng)的情況下，如果電網(wǎng)電壓角度經(jīng)歷了較大突變，則這種方法將無濟(jì)于事；第二種方法是常規(guī)閉鎖，即當(dāng)電網(wǎng)電壓跌落低于一定閾值時(shí)，直接閉鎖鎖相環(huán)的PI控制器輸出、或閉鎖鎖相環(huán)的PI控制器的積分器，使鎖相環(huán)開環(huán)運(yùn)行或者按照一階系統(tǒng)的方式運(yùn)行，這類方法對(duì)于電壓跌落較深時(shí)的效果較好，但依然無法克服電壓相角突變時(shí)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問題，且缺乏對(duì)其理論機(jī)制的分析，難以證明其可靠性。第三種方法是直接對(duì)鎖相環(huán)的PI控制器的積分器進(jìn)行重置，但如果重置的時(shí)刻不對(duì)，鎖相環(huán)可能發(fā)生二次失穩(wěn)，因此可靠性也不高。

由于變換器的暫態(tài)穩(wěn)定性問題在近些年來才受到相應(yīng)的重視，因此其相應(yīng)的鎮(zhèn)定控制方法也不是很成熟。這一問題關(guān)系到新能源發(fā)電、柔直輸電等項(xiàng)目工程的暫態(tài)安全問題，亟需一種直接、簡(jiǎn)單、可靠的暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定方法，來應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生在變換器的暫態(tài)失穩(wěn)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出一種基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置，可以通過對(duì)變換器的暫態(tài)失穩(wěn)有關(guān)的控制回路的狀態(tài)變量的值進(jìn)行重置，將相應(yīng)的狀態(tài)直接設(shè)定到穩(wěn)定域內(nèi)，使已經(jīng)發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)的變換器重新穩(wěn)定。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種基于狀態(tài)重置的變換器暫態(tài)失穩(wěn)鎮(zhèn)定控制方法及裝置，其包括以下步驟：

S11：當(dāng)變換器發(fā)生暫態(tài)失穩(wěn)時(shí)，將至少一個(gè)與所述變換器的暫態(tài)失穩(wěn)有關(guān)的控制回路的狀態(tài)變量的值進(jìn)行重置，使重置后的所述狀態(tài)變量在所述控制回路的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定域內(nèi)。

較佳地，所述控制回路包括：鎖相環(huán)；進(jìn)一步地，

所述鎖相環(huán)包括：旋轉(zhuǎn)變換、PI控制器、獨(dú)立積分器以及頻率補(bǔ)償。

較佳地，所述狀態(tài)變量包括：所述PI控制器的積分器的值；和/或，所述獨(dú)立積分器的值。