[發(fā)明專利]一種復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110608497.5
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113300704B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯川川;朱淼;胡皓;徐莉婷;蔡旭
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H03L7/093
• 分類號: H03L7/093;H03H7/01
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計方法及系統(tǒng)，包括以下步驟：步驟S1：建立考慮復(fù)數(shù)濾波器的鎖相環(huán)小擾動特性整體模型；步驟S2：針對復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)小擾動特性整體模型所包含的設(shè)計參數(shù)，設(shè)置約束條件，篩選有效參數(shù)。步驟S3：將篩選的參數(shù)用于新能源并網(wǎng)系統(tǒng)中的復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的設(shè)計，從而降低新能源并網(wǎng)過程中的擾動和振蕩，維持鎖相環(huán)的鎖相速度。本發(fā)明提出的復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)參數(shù)設(shè)計方法充分考慮了逆變器的穩(wěn)定運行與鎖相速度的工程實際需求，基于該方法設(shè)計的復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)同時具備逆變器的穩(wěn)定運行和快速鎖相的特點，在效果上遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鎖相環(huán)參數(shù)設(shè)計方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及交流發(fā)、輸、配、用電領(lǐng)域，具體地，涉及一種復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

新能源的發(fā)電并網(wǎng)不僅有利于電力系統(tǒng)一次能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，也有助于降發(fā)電的碳排放水平，促進電能的清潔化并網(wǎng)。新能源發(fā)電在電力系統(tǒng)中的高比例滲透已成為未來電力系統(tǒng)的一大特征，但受限于自然條件因素，新能源發(fā)電的隨機性、不確定性、高比例性增加了系統(tǒng)穩(wěn)定運行和調(diào)節(jié)控制的難度。在已投運的可再生能源外送系統(tǒng)中，以哈密-鄭州直流送端風(fēng)電基地為例，該基地發(fā)生了多次次/超同步振蕩，嚴重時導(dǎo)致3臺660MW配套火電機組跳機，使得部分風(fēng)場不得不降功率運行或者停機，造成了棄風(fēng)的嚴重后果，從而限制了可再生能源的最大化利用。

針對由可再生能源引發(fā)的擾動和振蕩問題，現(xiàn)有的分析手段主要是阻抗法。借助系統(tǒng)阻抗曲線的特性，通過調(diào)整逆變器的控制參數(shù)，重塑逆變器的阻抗，進而實現(xiàn)振蕩抑制。目前，參數(shù)調(diào)整的主要措施是減小鎖相環(huán)的帶寬或增加電流環(huán)帶寬，其中減小鎖相環(huán)帶寬對振蕩的抑制效果明顯。然而，從經(jīng)典控制理論來看，減小鎖相環(huán)帶寬的參數(shù)設(shè)計方法意味著鎖相速度的降低，導(dǎo)致逆變器與電網(wǎng)的同步時間變長，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度也明顯變慢。根據(jù)現(xiàn)有的新能源并網(wǎng)標準，在系統(tǒng)故障期間逆變器應(yīng)該滿足低電壓穿越要求，但是，為了抑制振蕩而減小鎖相環(huán)帶寬的措施會顯著延長準確相位的獲取時間，從而導(dǎo)致低電壓穿越失敗。因此，通過減小鎖相環(huán)帶寬的參數(shù)設(shè)計方法雖然實現(xiàn)振蕩抑制的策略，但是降低了鎖相環(huán)的鎖相速度，同時削弱了逆變器在低電壓穿越期間的性能，使得逆變器不能很好地兼顧現(xiàn)有的新能源并網(wǎng)標準。

綜上，現(xiàn)有的通過減少帶寬設(shè)計鎖相環(huán)參數(shù)的方法雖然能夠滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，但是這種參數(shù)設(shè)計方法以犧牲鎖相環(huán)速度為前提，不利于逆變器的低電壓穿越。換言之，針對逆變器的穩(wěn)定運行和鎖相速度的兩方面要求，現(xiàn)有的鎖相環(huán)參數(shù)設(shè)計方法難以同時滿足。

在張沖,王偉勝,何國慶,et al.基于序阻抗的直驅(qū)風(fēng)電場次同步振蕩分析與鎖相環(huán)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].中國電機工程學(xué)報,2017,37(23):6757-6767.文獻中提到，近年來,我國西北地區(qū)發(fā)生了直驅(qū)風(fēng)電場并入交流電網(wǎng)的次同步振蕩現(xiàn)象，為深入研究該問題,文中采用諧波線性化方法建立典型直驅(qū)風(fēng)電機組網(wǎng)側(cè)變流器的正、負序阻抗模型。通過硬件控制在環(huán)方法測量直驅(qū)風(fēng)電機組阻抗,利用奈奎斯特判據(jù)分析直驅(qū)風(fēng)電機組并入交流電網(wǎng)次同步振蕩的產(chǎn)生機理,并且提出一種鎖相環(huán)控制參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法,降低了系統(tǒng)次同步振蕩發(fā)生的風(fēng)險。最后,基于RT-lab實時仿真平臺建立110臺1.5MW直驅(qū)風(fēng)電機組組成的風(fēng)電場電磁暫態(tài)實時仿真模型,仿真結(jié)果驗證理論分析的正確性。

該文獻在針對新能源并網(wǎng)的振蕩抑制中提出減小鎖相環(huán)帶寬的策略，該策略使得鎖相環(huán)的鎖相速度隨之降低，導(dǎo)致逆變器的動態(tài)性能有所下降，極端條件下使得逆變器不能夠符合低電壓穿越的并網(wǎng)標準。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計方法及系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟S1：建立考慮復(fù)數(shù)濾波器的鎖相環(huán)小擾動特性整體模型；

步驟S2：針對復(fù)數(shù)濾波器鎖相環(huán)小擾動特性整體模型所包含的設(shè)計參數(shù)，設(shè)置約束條件，篩選有效參數(shù)。