[發明專利]基于電網電壓前饋解耦的次同步振蕩抑制方法及系統

在審

• 申請號: 202111122300.3
• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113949094A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 孫素娟;孫立鑫;孔祥梅;過亮;馮煒;霍乾濤;邵宜祥;莊圣倫;曲慧星;劉璇
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國網電力科學研究院有限公司;南瑞集團有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02M7/44;H02M1/08;H02M1/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 邵斌

本發明公開了并網逆變器控制技術領域的一種基于電網電壓前饋解耦的次同步振蕩抑制方法及系統，所述方法包括：獲取電網近端電壓的d軸分量和q軸分量；將電網近端電壓的d軸分量和q軸分量作為并網逆變器矢量控制的網壓前饋，能有效抑制次同步振蕩問題；通過在原有并網矢量控制中，改變網壓前饋控制結構，減弱網壓前饋中的次同步成分，削弱網壓前饋環節跟矢量控制各環節耦合產生的次同步振蕩，工程實現簡單，同時無需增加額外成本，能廣泛適用于風電變流器、光伏逆變器、港口變頻器、軌道交通變頻器等并網逆變器規模接入電網的應用場景。

技術領域

本發明屬于并網逆變器控制技術領域，具體涉及一種基于電網電壓前饋解耦的次同步振蕩抑制方法及系統。

背景技術

近年來，大功率電力電子器件在電力系統中大量應用，電力系統頻發電力電子參與的次同步振蕩，包含新能源發電、電氣化鐵路牽引系統、港口變頻器等。以風電為例，隨著新能源占比的增加，風電接入系統強度相對變弱，風電機組各控制環節的耦合程度加深，易導致風電參與的系統振蕩問題。近年來多個風電集中接入地區出現風電機組參與的區域電網次同步振蕩現象，導致大面積風電機組脫網。2015年7月我國新疆某地區大型直驅風場出現次同步振蕩，引起臨近汽輪機組的扭振保護動作，導致切機事故。現有技術中，一般在風機并網控制中增加阻尼控制通道，該方法能起到一定的作用，然而未能從根本上減弱風機機群并入電網時矢量控制各環節之間的耦合，對弱電網的適應性較差。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明提供一種基于電網電壓前饋解耦的次同步振蕩抑制方法及系統，能有效抑制因逆變器群并入電網時矢量控制各環節之間的耦合帶來的次同步振蕩問題。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

第一方面，提供一種次同步振蕩抑制方法，獲取電網近端電壓的d軸分量和q軸分量；將電網近端電壓的d軸分量和q軸分量作為并網逆變器矢量控制的網壓前饋，用于抑制次同步振蕩。

進一步地，并網逆變器矢量控制采用電網電壓d軸定向，電網近端電壓的d軸分量和q軸分量，通過以下公式獲取：

其中，U_sd表示電網近端電壓的d軸分量，U_sq表示電網近端電壓的q軸分量，U_gd表示逆變器并網點電壓的d軸分量，U_gq表示逆變器并網點電壓的q軸分量，ω表示次同步振蕩角頻率，L_t表示逆變器并網變壓器漏感，N表示并網逆變器臺數，L_tw表示并網逆變器群升壓變漏感，L_s表示并網逆變器群接入點電網等效電感，I_gq1表示單臺并網逆變器入網電流的q軸分量，I_gd1表示單臺并網逆變器入網電流的d軸分量。

進一步地，通過對逆變器并網點電壓U_g進行PARK變換，得到逆變器并網點電壓的d軸分量U_gd和q軸分量U_gq。

進一步地，單臺并網逆變器入網電流的q軸分量I_gq1和d軸分量I_gd1的計算過程為：對單臺并網逆變器入網電流I_g1進行PARK變換，得到單臺并網逆變器入網電流的原始分量I_gd1′和I_gq1′，再經過高通濾波器濾除基波成分得到I_gd1和I_gq1。

進一步地，通過對單臺并網逆變器入網電流I_g1進行FFT運算得到ω。

第二方面，提供一種次同步振蕩抑制系統，包括：第一模塊，用于獲取電網近端電壓的d軸分量和q軸分量；第二模塊，用于將電網近端電壓的d軸分量和q軸分量作為并網逆變器矢量控制的網壓前饋，用于抑制次同步振蕩。

與現有技術相比，本發明所達到的有益效果：