[發明專利]一種自適應虛擬阻抗的直流微電網過電流抑制方法及系統

有效

• 申請號: 202011615609.1
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112803383B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 文安;趙攀;郭芳;劉國特;尹文濤;剛毅;馬俊杰;吳銘;毛文磊;周妙嫻;杜金峰
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H3/36
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

本發明公開了一種自適應虛擬阻抗的直流微電網過電流抑制方法及系統，當系統發生雙極短路故障時，換流器輸出電流快速升高，極間壓降驟降，得到故障發生信號，此時電壓輸出控制策略啟動，通過自適應系數和電流變化率得到了阻抗效果，而且阻抗效果隨著時間的變化而變化，因此在故障發生后能夠顯示出明顯的電流抑制效果；由算法控制虛擬阻抗的大小，且具有自適應性，參數調整較實際設備和不具備自適應性的虛擬阻抗控制更加靈活；是由控制策略而產生限流電抗器的效果，不增加一次設備限流電抗器，因此可節省工程造價，有更好的經濟性，也不存在限流電抗器選型和定值困難等問題。

技術領域

本發明涉及采用直流接入的分布式交流接入技術領域，具體涉及一種自適應虛擬阻抗的直流微電網過電流抑制方法及系統。

背景技術

分布式交流電源與公用電網的連接可采用交流形式，也可采用直流形式。由于分布式電源的普及極大地促進了直流配電網的發展，采用直流接入的交流分布式電源，成為了直流電網的重要組成部分。現有的直流接入的分布式交流接入方法一般包括串聯電抗法和虛擬阻抗法，其中，串聯電抗法是采用直流接入直流電網的分布式交流接入系統，由交流電源和AC/DC換流器(下文簡稱換流器)組成，分布式交流電源發出的電能經換流器整流調控后與直流電網相連，交流電源的電能經換流器低壓側(或高壓側)接入，換流器換流之后，由換流器高壓側(或低壓側)與直流電網并聯。當系統發生極間短路，在故障發生瞬間，換流器端口電容器快速放電，交流接入系統的輸出電流迅速上升，約在故障發生后1.8ms到達第一個電流尖峰，約為0.705kA，隨后電流開始下降，約在故障發生后3.6ms，達到極低值，約為0.698kA，隨后電流開始上升，在故障發生后約8.6ms達到最大值，約為0.996kA，約65ms后故障電流下降到極低值，約為0.62kA，并保持在此范圍內輸出。目前常用的故障過電流抑制辦法主要是采用串聯限流電抗器，即在交流電源并網換流器出口串聯限流電抗器，以減緩電容器放電的速度，降低故障電流上升率及峰值，從而實現過電流抑制。

虛擬阻抗法是采用數學建模的方法，將阻抗特性映射入控制器，從而發揮阻抗的作用將利用電流的快速變化特性，通過預先設計好控制參數，加入到控制器中，該方法的優點是基于二次側控制保護，而無需使用一次側設備。在故障發生后，使用虛擬阻抗控制對電流的峰值產生了抑制效果，將故障電流降低至0.946kA，降低約5％，故障峰值延遲到故障發生后10ms。

現有技術的缺點：

串聯限流電抗法：原理簡單、易實現、效果明顯，是目前工程中普遍采用的方法。

此方法主要存在以下幾個缺點：

1、限流電抗器選型困難。鐵芯電抗器在大電流下容易飽和而失去限流作用；空芯電抗器漏磁大，容易對周邊設備造成影響，且體積大，需要較大的占地面積。

2、增加了一次設備，使得項目成本、占地等都相應增加。尤其當額定電流較大時，為方便電抗器散熱，電抗器體積較大。

3、限流電抗器的電感值不宜確定。感值太小，限流效果不明顯，感值太大，電抗器體積較大，且易造成系統失穩。另外，電抗器還可能與系統中的電容器等產生諧振。

虛擬阻抗法：將控制器加入到系統中，會影響到系統在正常情況下的電流運行，因此虛擬阻抗參數不能設置較大，否則會對正常運行的電流產生影響，這也使得虛擬阻抗的抑制效果有限，阻抗參數需要手動設置，參數設計過程較為復雜，工程量較大，實用性較差。

發明內容

本發明的目的在于提出一種自適應虛擬阻抗的直流微電網過電流抑制方法及系統，以解決現有技術中所存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。