基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统。该基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法包括：根据三相电压信号和有功功率参考值得到网测控制电压d轴分量；根据三相电流信号和电压参考值得到网测控制电压q轴分量；输入网测控制电压d轴分量至d轴电流参考值模型得到d轴电流参考值；输入网测控制电压q轴分量至q轴电流参考值模型得到q轴电流参考值；输入d轴电流参考值至逆变器输出电压d轴分量模型得到逆变器输出电压d轴分量；输入q轴电流参考值至逆变器输出电压q轴分量模型得到逆变器输出电压q轴分量；根据逆变器输出电压d轴分量和逆变器输出电压q轴分量输出脉冲信号以控制光伏逆变器。本发明专利技术可以提高电网稳定性。

High frequency resonance suppression method and system based on photovoltaic virtual generator

The invention provides a high frequency resonance suppression method and system based on a photovoltaic virtual generator. The high-frequency resonance suppression method based on photovoltaic virtual generator includes: according to the three-phase voltage signal and active power reference value, the d-axis voltage component can be obtained; according to the three-phase current signal and voltage reference value, the q-axis voltage component can be obtained; input the d-axis voltage component to d-axis current reference value model can be obtained. Axis current reference value; input network measure and control voltage q axis component to q axis current reference value model to get q axis current reference value; input d axis current reference value to inverter output voltage d axis component model to get inverter output voltage d axis component; input q axis current reference value to inverter output voltage q axis component model to get inverter transmission Output voltage q-axis component; according to the inverter output voltage d-axis component and inverter output voltage q-axis component output pulse signal to control the photovoltaic inverter. The invention can improve the stability of the power grid.

【技术实现步骤摘要】
基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统
本专利技术涉及光伏虚拟发电机领域，具体地，涉及一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统。
技术介绍
近年来，随着光伏发电技术的广泛应用，光伏发电在电力系统所占比例不断提高。然而，基于电力电子逆变器的光伏发电并网控制模式并未具备满足电力系统需求的固有惯性和调频调压控制的能力，在高渗透率光伏并网场景下，电网稳定性问题越发严峻。现有VSG(VoltageSagGenerator，电压跌落发生器)技术的光伏逆变器既保留了电力电子接口电源特性，又表现出同步发电机特点，相比于常规光伏逆变器，其并网稳定性更加复杂。现有文献主要研究了基于常规和VSG技术的光伏逆变器单体及其在并网环节下稳定性问题，且侧重于同步频率谐振和低频谐振机理分析，而对于VSG技术应用于接入弱电网的光伏逆变器所产生的高频振荡现象及抑制作用尚未开展专题研究。通过小扰动分析研究，现有光伏虚拟同步机的高频谐振模态和常规光伏逆变器基本一致，在其并网系统中，网侧环节参数的变化可能诱发高频谐振模态，且高频谐振频率随着网侧参数的变化而改变。而光伏虚拟同步机引入的有功下垂系数(KDp)或虚拟惯量(J)，在其增大或减小时，对光伏虚拟同步机并网系统的高频谐振特性基本没有影响。对于电感相对较大的弱电网，现有光伏虚拟同步机技术的并网系统阻尼较弱，其并网系统谐振频率增大，存在高频谐振风险。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法及系统，以抑制接入弱电网中光伏虚拟同步机的高频谐振现象，提高电网稳定性。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，包括：对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；对e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；对d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；创建d轴电流参考值模型、q轴电流参考值模型、逆变器输出电压d轴分量模型和逆变器输出电压q轴分量模型；输入网测控制电压d轴分量、公共连接点电压d轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至d轴电流参考值模型中，得到d轴电流参考值；输入网测控制电压q轴分量、公共连接点电压q轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至q轴电流参考值模型中，得到q轴电流参考值；输入d轴电流参考值、第一比例积分控制器的比例系数、第一比例积分控制器的积分系数和拉普拉斯变换算子至逆变器输出电压d轴分量模型中，得到逆变器输出电压d轴分量；输入q轴电流参考值、第二比例积分控制器的比例系数、第二比例积分控制器的积分系数和拉普拉斯变换算子至逆变器输出电压q轴分量模型中，得到逆变器输出电压q轴分量；根据逆变器输出电压d轴分量和逆变器输出电压q轴分量进行脉冲宽度调制，生成并输出脉冲信号以控制光伏逆变器。在其中一种实施例中，通过如下d轴电流参考值模型得到d轴电流参考值：其中，ivd为d轴电流参考值，ed为网测控制电压d轴分量，uod为公共连接点电压d轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下q轴电流参考值模型得到q轴电流参考值：其中，ivq为q轴电流参考值，eq为网测控制电压q轴分量，uoq为公共连接点电压q轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下逆变器输出电压d轴分量模型得到逆变器输出电压d轴分量：其中，uid为逆变器输出电压d轴分量，ivd为d轴电流参考值，Kp1为第一比例积分控制器的比例系数，KI1为第一比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下逆变器输出电压q轴分量模型得到逆变器输出电压q轴分量：其中，uiq为逆变器输出电压q轴分量，ivq为q轴电流参考值，Kp2为第二比例积分控制器的比例系数，KI2为第二比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。本专利技术实施例还提供一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制系统，包括：第一功率坐标变换单元，用于对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；第二功率坐标变换单元，用于对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；有功调频单元，用于对e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；无功电压控制单元，用于对d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；模型创建单元，用于创建d轴电流参考值模型、q轴电流参考值模型、逆变器输出电压d轴分量模型和逆变器输出电压q轴分量模型；d轴电流参考值单元，用于输入网测控制电压d轴分量、公共连接点电压d轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至d轴电流参考值模型中，得到d轴电流参考值；q轴电流参考值单元，用于输入网测控制电压q轴分量、公共连接点电压q轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至q轴电流参考值模型中，得到q轴电流参考值；逆变器输出电压d轴分量单元，用于输入d轴电流参考值、第一比例积分控制器的比例系数、第一比例积分控制器的积分系数和拉普拉斯变换算子至逆变器输出电压d轴分量模型中，得到逆变器输出电压d轴分量；逆变器输出电压q轴分量单元，用于输入q轴电流参考值、第二比例积分控制器的比例系数、第二比例积分控制器的积分系数和拉普拉斯变换算子至逆变器输出电压q轴分量模型中，得到逆变器输出电压q轴分量；脉冲宽度调制单元，用于根据逆变器输出电压d轴分量和逆变器输出电压q轴分量进行脉冲宽度调制，生成并输出脉冲信号以控制光伏逆变器。在其中一种实施例中，通过如下d轴电流参考值模型得到d轴电流参考值：其中，ivd为d轴电流参考值，ed为网测控制电压d轴分量，uod为公共连接点电压d轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下q轴电流参考值模型得到q轴电流参考值：其中，ivq为q轴电流参考值，eq为网测控制电压q轴分量，uoq为公共连接点电压q轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下逆变器输出电压d轴分量模型得到逆变器输出电压d轴分量：其中，uid为逆变器输出电压d轴分量，ivd为d轴电流参考值，Kp1为第一比例积分控制器的比例系数，KI1为第一比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。在其中一种实施例中，通过如下逆变器输出电压q轴分量模型得到逆变器输出电压q轴分量：其中，uiq为逆变器输出电压q轴分量，ivq为q轴电流参考值，Kp2为第二比例积分控制器的比例系数，KI2为第二比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；对e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；对d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；创建d轴电流参考值模型、q轴电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，包括：对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；对所述e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；对所述d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；创建d轴电流参考值模型、q轴电流参考值模型、逆变器输出电压d轴分量模型和逆变器输出电压q轴分量模型；输入所述网测控制电压d轴分量、公共连接点电压d轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至所述d轴电流参考值模型中，得到d轴电流参考值；输入所述网测控制电压q轴分量、公共连接点电压q轴分量、所述虚拟电感、所述虚拟电阻和所述拉普拉斯变换算子至所述q轴电流参考值模型中，得到q轴电流参考值；输入所述d轴电流参考值、第一比例积分控制器的比例系数、第一比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压d轴分量模型中，得到逆变器输出电压d轴分量；输入所述q轴电流参考值、第二比例积分控制器的比例系数、第二比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压q轴分量模型中，得到逆变器输出电压q轴分量；根据所述逆变器输出电压d轴分量和所述逆变器输出电压q轴分量进行脉冲宽度调制，生成并输出脉冲信号以控制光伏逆变器。...

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，包括：对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；对所述e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；对所述d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；创建d轴电流参考值模型、q轴电流参考值模型、逆变器输出电压d轴分量模型和逆变器输出电压q轴分量模型；输入所述网测控制电压d轴分量、公共连接点电压d轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至所述d轴电流参考值模型中，得到d轴电流参考值；输入所述网测控制电压q轴分量、公共连接点电压q轴分量、所述虚拟电感、所述虚拟电阻和所述拉普拉斯变换算子至所述q轴电流参考值模型中，得到q轴电流参考值；输入所述d轴电流参考值、第一比例积分控制器的比例系数、第一比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压d轴分量模型中，得到逆变器输出电压d轴分量；输入所述q轴电流参考值、第二比例积分控制器的比例系数、第二比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压q轴分量模型中，得到逆变器输出电压q轴分量；根据所述逆变器输出电压d轴分量和所述逆变器输出电压q轴分量进行脉冲宽度调制，生成并输出脉冲信号以控制光伏逆变器。2.根据权利要求1所述的基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，通过如下d轴电流参考值模型得到d轴电流参考值：其中，ivd为d轴电流参考值，ed为网测控制电压d轴分量，uod为公共连接点电压d轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。3.根据权利要求1所述的基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，通过如下q轴电流参考值模型得到q轴电流参考值：其中，ivq为q轴电流参考值，eq为网测控制电压q轴分量，uoq为公共连接点电压q轴分量，Lv为虚拟电感，Rv为虚拟电阻，s为拉普拉斯变换算子。4.根据权利要求1所述的基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，通过如下逆变器输出电压d轴分量模型得到逆变器输出电压d轴分量：其中，uid为逆变器输出电压d轴分量，ivd为d轴电流参考值，Kp1为第一比例积分控制器的比例系数，KI1为第一比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。5.根据权利要求1所述的基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制方法，其特征在于，通过如下逆变器输出电压q轴分量模型得到逆变器输出电压q轴分量：其中，uiq为逆变器输出电压q轴分量，ivq为q轴电流参考值，Kp2为第二比例积分控制器的比例系数，KI2为第二比例积分控制器的积分系数，s为拉普拉斯变换算子。6.一种基于光伏虚拟发电机的高频谐振抑制系统，其特征在于，包括：第一功率坐标变换单元，用于对三相电压信号进行功率坐标变换得到e轴电磁功率；第二功率坐标变换单元，用于对三相电流信号进行功率坐标变换得到d轴网侧电压分量；有功调频单元，用于对所述e轴电磁功率和有功功率参考值的差进行有功调频得到网测控制电压d轴分量；无功电压控制单元，用于对所述d轴网侧电压分量和电压参考值的差进行无功电压控制得到网测控制电压q轴分量；模型创建单元，用于创建d轴电流参考值模型、q轴电流参考值模型、逆变器输出电压d轴分量模型和逆变器输出电压q轴分量模型；d轴电流参考值单元，用于输入所述网测控制电压d轴分量、公共连接点电压d轴分量、虚拟电感、虚拟电阻和拉普拉斯变换算子至所述d轴电流参考值模型中，得到d轴电流参考值；q轴电流参考值单元，用于输入所述网测控制电压q轴分量、公共连接点电压q轴分量、所述虚拟电感、所述虚拟电阻和所述拉普拉斯变换算子至所述q轴电流参考值模型中，得到q轴电流参考值；逆变器输出电压d轴分量单元，用于输入所述d轴电流参考值、第一比例积分控制器的比例系数、第一比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压d轴分量模型中，得到逆变器输出电压d轴分量；逆变器输出电压q轴分量单元，用于输入所述q轴电流参考值、第二比例积分控制器的比例系数、第二比例积分控制器的积分系数和所述拉普拉斯变换算子至所述逆变器输出电压q轴分量模型中，得到逆变器输出电压q轴分量；脉冲宽度调制单元，用于根据所述逆变器输出电压d轴分量和所述逆变器输出电压q...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智，刘辉，高舜安，宋鹏，葛俊，江浩，巩宇，崔阳，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国网冀北电力有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11