[發明專利]基于虛擬磁通實現幅頻聯合控制的暫態限流方法及系統

有效

• 申請號: 202111552937.6
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114221358B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 袁小明;何維;張睿;龍濤;楊海瞳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/38
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種基于虛擬磁通實現幅頻聯合控制的暫態限流方法及系統，屬于電力系統領域。方法包括：S1、計算得到新能源設備并網側的端電壓虛擬磁通T，其中，T＝Vsubgt;t/subgt;/ωsubgt;t/subgt;，Vsubgt;t/subgt;和ωsubgt;t/subgt;分別為所述端電壓的幅值和頻率；S2、設計內電勢虛擬磁通T'，其中，T'＝E/ω，E和ω分別為所述內電勢的幅值和頻率；S3、基于所述內電勢虛擬磁通E/ω和所述端電壓虛擬磁通Vsubgt;t/subgt;/ωsubgt;t/subgt;，以給定的所述新能源設備電網故障時濾波電感上所限制的總電流大小Isubgt;g/subgt;為約束關系，得到所述并網側端處的有功電流指令Isubgt;gd/subgt;和無功電流指令Isubgt;gq/subgt;，實現暫態限流過程中有功電流和無功電流的協調分配。本發明通過引入虛擬磁通表征電壓幅值與頻率的聯合變化，實現了無功電流與有功電流的協調分配，最終實現暫態限流下對電網電壓頻率與幅值聯合支撐。

技術領域

本發明屬于電力系統領域，更具體地，涉及一種基于虛擬磁通實現幅頻聯合控制的暫態限流方法及系統。

背景技術

為構建以新能源發電為主體的新型電力系統，新能源發電將逐漸取代火力發電機，成為電力系統的主要供電電源。新能源發電在各種擾動下維持電壓幅值與頻率的動態穩定成為迫切而現實的需求。然而，新能源發電受到自身電力電子器件過流能力的限制，在電網故障期間需要進行限流控制。如何在新能源發電限流約束條件下，實現對電網電壓幅值和頻率的聯合支撐是未來電力系統面臨的重大問題。設計良好的暫態限流控制策略對電網進行有效支撐是新能源發電為主體的新型電力系統的重大需求。

然而，目前現有的暫態限流策略，通常是基于優先無功電流注入或有功電流注入來限流。這些方法缺陷主要體現在，有功電流和無功電流的容量分配是相對獨立的，即總電流容量分配給有功和無功電流是缺乏一種協調控制機制的；基于上述缺陷，傳統暫態限流控制方法對聯合支撐新型電力系統電網電壓的幅值與頻率動態是有局限的，以輔助支撐電網的角色，通過注入電流實現對電網實現一定的功率注入，這種思路在以同步發電機為主的電力系統中是合適的，因為此時電網電壓頻率與幅值主要由同步發電機維系，新能源發電作為輔助角色，提供一定無功電流或有功電流進行支撐，但在以新能源發電為主體的電力系統中，新能源發電內電勢的頻率與幅值構成并決定了電網電壓的頻率與幅值，根本上需要聯合控制新能源發電內電勢的幅值頻率。此時，無功電流與有功電流之間需要協調控制才能實現新能源發電的幅值與頻率既定動態。即以單一注入無功電流或有功電流為直接設計對象的暫態限流控制設計思路難以確定新能源發電內電勢的幅值與頻率動態，因此并不適合于對電網電壓幅值和頻率進行有效聯合支撐。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種基于虛擬磁通實現幅頻聯合控制的暫態限流方法及系統，其目的在于實現新能源電力系統中暫態限流控制中無功電流與有功電流協調分配，進而實現暫態限流下對電網電壓頻率與幅值的聯合支撐。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于虛擬磁通實現幅頻聯合控制的暫態限流方法，包括如下步驟：

S1、計算得到新能源設備并網側的端電壓虛擬磁通T，其中，T＝V_t/ω_t，V_t和ω_t分別為所述端電壓的幅值和頻率；

S2、設計內電勢虛擬磁通T'，其中，T'＝E/ω，E和ω分別為所述內電勢的幅值和頻率；

S3、基于所述內電勢虛擬磁通E/ω和所述端電壓虛擬磁通V_t/ω_t，以給定的所述新能源設備電網故障時濾波電感上所限制的總電流大小I_g為約束關系，得到所述并網側端處的有功電流指令I_gd和無功電流指令I_gq，實現暫態限流過程中有功電流和無功電流的協調分配。