光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法和控制器技术

本申请提供了一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法和控制器，所述方法包括：根据光伏发电系统的数学模型建立复频域传递函数G(s)；基于传递函数定义特征多项式δ(s,kp,ki)，在特征多项式中PI控制器的控制参数kp、ki同时出现在s的奇数次幂项和偶数次幂项中；基于传递函数和特征多项式定义测试多项式v(s)，在测试多项式中kp、ki在s的奇数次幂项和偶数次幂项中实现分离；对测试多项式v(s)进行傅立叶变换，kp出现在虚部多项式q(ω,kp)中，ki出现在实部多项式p(ω,ki)中，通过q(ω,kp)确定kp的取值范围，根据每一个固定的kp值确定能够使p(ω,ki)>0的ki值。

【技术实现步骤摘要】
光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法和控制器
本申请涉及光伏发电系统
，尤其涉及一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法和控制器。
技术介绍
随着能源、环境危机的加剧，世界各国利用可再生能源的步伐在不断加速。近年来，光伏发电作为技术较为成熟的可再生能源发电形式之一，发展十分迅速，许多国家已经做出大规模开发利用光伏发电的决策和规划。随着并网光伏电站容量的增大以及光伏发电渗透率的提高，由并网光伏电站产生的次同步间谐波以及次同步振荡问题日渐凸现，而次同步间谐波的频率很可能与汽轮发电机组的轴系固有频率匹配，引起汽轮发电机组的次同步振荡，甚至导致汽轮发电机组大轴的损坏，严重影响电力系统的安全稳定运行。目前，在光伏逆变器控制参数对次同步分量影响规律以及光伏逆变器控制参数的次同步稳定域方面，尚缺少研究。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法和控制器，用以解决现有技术中并网光伏电站的次同步间谐波及次同步振荡影响并网光伏发电系统安全稳定运行的技术问题。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法，所述方法包括：根据光伏发电系统的数学模型建立复频域传递函数G(s)；基于传递函数定义特征多项式δ(s,kp,ki)，在特征多项式中PI控制器的控制参数kp、ki同时出现在s的奇数次幂项和偶数次幂项中；基于传递函数和特征多项式定义测试多项式v(s)，在测试多项式中kp、ki在s的奇数次幂项和偶数次幂项中实现分离；对测试多项式v(s)进行傅立叶变换，kp出现在虚部多项式q(ω,kp)中，ki出现在实部多项式p(ω,ki)中，通过q(ω,kp)确定kp的取值范围，根据每一个固定的kp值确定能够使p(ω,ki)>0的ki值。根据本申请实施例的另一方面，提供了一种控制器，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：执行上述光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法本申请实施例的有益效果包括：合理调节光伏逆变器电压外环控制器参数，减弱或消除次同步振荡对并网光伏发电系统的影响，保证系统稳定运行。附图说明通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是并网光伏发电系统接线图；图2是光伏逆变器拓扑结构；图3是光伏逆变器的电压外环控制策略示意图。具体实施方式以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请的专利技术人在前期研究中建立了并网光伏发电系统的数学模型，并对其进行了特征值分析，发现系统中存在一个次同步振荡模态，光伏逆变器的电压外环控制参数对该次同步振荡模态影响显著，控制参数设置不当可能导致该模态的阻尼为负，即导致该模态成为不稳定的次同步振荡模态，进而使整个系统失去稳定。因此，有必要专利技术一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域计算方法，以便合理设置光伏逆变器的控制参数，减弱或消除次同步振荡对并网光伏发电系统的影响，保证系统稳定运行。图1是并网光伏发电系统接线图，其中光伏逆变器的拓扑结构如图2所示。构造光伏逆变器的电压外环时，需要将电压指令转换为电流指令，光伏逆变器的电压外环控制器模型示意图如图3所示.本申请实施例中，首先建立光伏发电系统的数学模型，如下式所示：式中，T代表温度，单位：℃；Tref为温度参考值，单位：℃；S代表实际光照强度，单位：W/m2；Sref为光照强度参考值，单位：W/m2；e为自然对数的底数，取其近似值2.71828。a、b、c是补偿系数，取值分别为0.0025/℃、0.5、0.00288/℃。下标d、q分别表示d、q轴分量。将上述方程整理成如下的状态空间形式：其中，X代表状态向量，U代表控制输入，Y代表测量输出，A代表状态矩阵，B代表输入矩阵，C代表输出矩阵，E代表转移矩阵。形成光伏发电系统的复频域传递函数G(s)：N(s)＝Ne(s2)+sNo(s2)，D(s)＝De(s2)+sDo(s2)。其中，I代表单位矩阵，N(s)为分子多项式，D(s)为分母多项式，Ne(s2)为N(s)中仅含s的偶数次幂项的多项式，sNo(s2)为N(s)中仅含s的奇数次幂项的多项式，则No(s2)中仅含s的偶数次幂项；类似的，De(s2)为D(s)中仅含s的偶数次幂项的多项式，sDo(s2)为D(s)中仅含s的奇数次幂项的多项式，则Do(s2)中仅含s的偶数次幂项。基于传递函数G(s)定义特征多项式δ(s,kp,ki)。δ(s,kp,ki)＝s·D(s)+(ki+kps)·N(s)＝s[De(s2)+sDo(s2)]+(ki+kps)[Ne(s2)+sNo(s2)]；由上式可知：在δ(s,kp,ki)中，PI控制器的两个控制参数(kp,ki)既出现在s的偶数次幂项中，也出现在s的奇数次幂项中。特征多项式δ(s,kp,ki)是系统闭环传递函数的分母，特征多项式的根决定系统的稳定性。基于传递函数G(s)和特征多项式δ(s,kp,ki)定义测试多项式ν(s)。N*(s)＝N(-s)＝Ne(s2)-sNo(s2)；v(s)＝δ(s,kp,ki)N*(s)＝{s[De(s2)+sDo(s2)]+(ki+kps)[Ne(s2)+sNo(s2)]}·[Ne(s2)-sNo(s2)]＝s2[Do(s2)Ne(s2)-De(s2)No(s2)]+ki[Ne(s2)Ne(s2)-s2No(s2)No(s2)]+s[De(s2)Ne(s2)-s2Do(s2)No(s2)]+kps[Ne(s2)Ne(s2)-s2No(s2)No(s2)]上式中，前两项为s的偶数次幂项，后两项为s的奇数次幂项。通过定义测试多项式v(s)实现参数分离，从而实现PI控制器控制参数的解耦，分步确定每个控制参数的取值范围。在δ(s,kp,ki)中，PI控制器的两个控制参数(kp,ki)既出现在s的偶数次幂项中，也出现在s的奇数次幂项中。而在v(s)中，kp仅出现在s的奇数次幂项中，ki仅出现在s的偶数次幂项中。对测试多项式v(s)进行傅立叶变换，令s＝jω，则v(jω)＝δ(jω,kp,ki)N*(jω)＝p(ω,ki)+jq(ω,kp)。式中，p(ω,ki)＝p1(ω)+kip2(ω)，q(ω,kp)＝q1(ω)+kpq2(ω)，p1(ω)＝-ω2[Do(-ω2)Ne(-ω2)-De(-ω2)No(-ω2)]，p2(ω)＝Ne(-ω2)Ne(-ω2)+ω2No(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据光伏发电系统的数学模型建立复频域传递函数G(s)；基于所述传递函数定义特征多项式δ(s,kp,ki)，在所述特征多项式中PI控制器的控制参数kp、ki同时出现在s的奇数次幂项和偶数次幂项中；基于所述传递函数和特征多项式定义测试多项式v(s)，在所述测试多项式中kp、ki在s的奇数次幂项和偶数次幂项中实现分离；对测试多项式v(s)进行傅立叶变换，kp出现在虚部多项式q(ω,kp)中，ki出现在实部多项式p(ω,ki)中，通过q(ω,kp)确定kp的取值范围，根据每一个固定的kp值确定能够使p(ω,ki)>0的ki值。

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变器控制参数的次同步稳定域控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据光伏发电系统的数学模型建立复频域传递函数G(s)；基于所述传递函数定义特征多项式δ(s,kp,ki)，在所述特征多项式中PI控制器的控制参数kp、ki同时出现在s的奇数次幂项和偶数次幂项中；基于所述传递函数和特征多项式定义测试多项式v(s)，在所述测试多项式中kp、ki在s的奇数次幂项和偶数次幂项中实现分离；对测试多项式v(s)进行傅立叶变换，kp出现在虚部多项式q(ω,kp)中，ki出现在实部多项式p(ω,ki)中，通过q(ω,kp)确定kp的取值范围，根据每一个固定的kp值确定能够使p(ω,ki)>0的ki值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，复频域传递函数其中，N(s)＝Ne(s2)+sNo(s2)，D(s)＝De(s2)+sDo(s2)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特征多项式δ(s,kp,ki)＝s·D(s)+(ki+kps)·N(s)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测试多项式v(s)＝δ(s,kp,ki)N*(s)，其中N*(s)＝N(-s)＝Ne(s2)-sNo(s2)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过q(ω,kp)确定kp的取值范围包括：根据q(ω,kp)的非负实根的个数β确定kp取值范围，其中，l(N(s))和r(N(s))分别为N(s)在开环左半平面和右半平面的根的个数，n和m分别为δ(s,kp,ki)和N(s)的阶数。6.一种PI控制器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琳，于钊，庞承宗，肖湘宁，许涛，贺静波，张剑云，王超，何飞，常喜强，李渝，张锋，郭小龙，王衡，陈龙，
申请(专利权)人：华北电力大学，国家电网公司，威奇托州立大学，国网新疆电力公司，国网新疆电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11