一种储能变流器暂态过流的抑制方法技术

一种储能变流器暂态过流的抑制方法，通过变流器端口电压前馈以及变虚拟阻抗方法实现电网故障状态下储能变流器暂态过流的抑制。具体步骤如下：(1)设置一级过流阈值iover1和二级过流阈值iover2；(2)设置虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv；(3)对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压vα、vβ；(4)对储能变流器电感L电流采样并计算三相电流的绝对值的最大值ipeak；(5)规定电流流入变流器功率单元方向为正，对储能变流器电感电流进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下电感电流iα、iβ；(6)当检测到电流最大值ipeak处于iover1<ipeak≤iover2区间时，切换储能变流器端口的调制电压eα、eβ。本发明专利技术在电网发生跌落等故障时，可抑制储能变流器电流过流，达到电网故障穿越以及自我保护的目的。

A method of transient overflow suppression for energy storage converter

A transient over-current suppression method of energy storage converter is implemented. Through the converter port voltage feedforward and variable virtual impedance method, the transient overcurrent of storage converter under grid fault condition is suppressed. The specific steps are as follows: (1) setting a flow threshold iover1 and two level overcurrent threshold iover2; (2) set up a virtual resistor Rv and virtual inductance Lv; (3) on the energy storage converter port voltage sampling and Clark transform, obtain two-phase static coordinate converter port voltage of V alpha and V beta; (4) to the maximum energy storage ipeak converter inductor L current sampling and calculation of the three-phase current absolute value; (5) provisions of current flowing into the converter power unit direction is positive, the storage of Clark transform converter inductor current, obtained two-phase static coordinate inductor current I alpha, I beta (6); when the detected current maximum value of ipeak is iover1< ipeak = iover2 interval when switching energy modulation voltage converter port of e alpha, e beta. The invention can suppress the current overcurrent of the energy storage converter to achieve the purpose of power grid fault crossing and self protection when the power grid falls down and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种储能变流器暂态过流的抑制方法
本专利技术涉及一种储能变流器暂态过流的抑制方法，尤其涉及一种储能变流器电网故障情况下的暂态过流的抑制方法。
技术介绍
储能变流器作为电力电子装置，过流能力有限，其稳态电流限幅和暂态过流抑制一直是研究人员关注的重点，研究其暂态过流的抑制方法具有重要意义。传统的抑制方法，通常采用脉冲封锁的方案，即检测到电流超过过流阈值之后，短时间封锁功率开关器件的驱动脉冲，延时一定时间或者检测到电流下降到脉冲重启阈值以下时，重新开启功率开关器件的驱动脉冲。专利200910109535.1《一种双馈型感应发电机穿越电网故障的装置及方法》即采用这种方式。但是脉冲封锁方案由于直接中断了部分电流通路，会产生输出电流短时中断，进而引起功率突变。而稳态电流限幅方法通常受限于控制器的时间常数，对暂态过流抑制效果较差。所以在稳态电流限幅与传统的脉冲封锁抑制方案之间，需要一种过度方案，应对除短路等极限故障之外的情况下的过流。
技术实现思路
为了克服传统过流抑制方案中缺少除短路等极限故障之外的过流抑制方法的缺点，本专利技术提出一种储能变流器暂态过流的抑制方法，在电网发生跌落等故障时，可抑制储能变流器电流过流，达到电网故障穿越以及自我保护的目的。将储能变流器暂电流控制分为三种状态。第一种是控制器限流状态，通常由调节器闭环控制电流幅值，限制稳态最大值，此时不会发生过流。第二种是一级过流状态，此时电流超过一级过电流阈值，但仍小于二级过电流阈值，此时通过调整适当的控制方法可以抑制过流的发生。第三种是二级过流状态，此时电流超过二级过电流阈值，此时应采取脉冲封锁的方法。如果电流超过三级过电流阈值，则应执行紧急停机操作。本专利技术通过变流器端口电压前馈以及变虚拟阻抗方法实现一级过流状态下储能变流器暂态过流的抑制，步骤如下：1、设置储能变流器的一级过流阈值iover1和二级过流阈值iover2；2、设置虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv；3、对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压vα、vβ；4、对储能变流器电感L电流采样，并计算三相电流的绝对值的最大值ipeak；5、规定电流流入变流器功率单元方向为正，对储能变流器电感电流进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下电感电流iα、iβ；6、当检测到三相电流最大值ipeak处于iover1&lt;ipeak≤iover2区间时，切换储能变流器端口的调制电压eα、eβ，计算方式如下式所示：eα＝vα+iαkRv+iβω(kLv+L)eβ＝vβ-iαω(kLv+L)+iβkRv式中ω为储能变流器端口电压角频率，k为变阻抗系数，求解公式为：变阻抗系数k的使用可以使变流器端口的调制电压在限流切入切出时过度平滑，减小暂态冲击。本专利技术为储能变流器非短路故障情况下的暂态过流提供了一种简单有效的抑制方法。本专利技术方法的优点是：在电流过流时响应速度快，不产生电流突然中断，在抑制过流的同时，有效降低进入脉冲封锁状态的概率。而且，本专利技术所述方法计算过程简单，易于数字控制器实现。附图说明图1为储能变流器电气拓扑图；图2为带有虚拟电阻的电流传输示意图；图3为过流抑制控制框图；图4为未使能过流抑制方法情况下电网故障时电流波形图；图5为使能过流抑制方法情况下电网故障时电流波形图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，应用本专利技术的储能变流器的直流母线端连接储能单元，功率单元通过LC组成的滤波回路即为变流器端口，通常连接至电网，其中L是滤波电感，C是滤波电容。取变流器端口流向功率单元方向为正，变流器端口电压va、vb、vc流向功率单元电压ea、eb、ec的电流为ia、ib、ic。图2所示为带有虚拟电阻的电流传输示意图，图中E为功率单元电压矢量，V为变流器端口电压矢量，I为网侧滤波电感L上流过的电流矢量。未带虚拟阻抗时，电流可以表示为下式：带有虚拟阻抗后，电流可以表示为下式：其中j为矢量虚部表示符号，ω为储能变流器端口电压角频率，Rv为虚拟电阻，Lv为虚拟电感值。本专利技术在储能变流器过流时，将功率单元电压参考值设置为变流器端口电压的同时引入可变虚拟阻抗kRv+jωkLv，k为变阻抗系数，最大限度的抑制了过流状态。本专利技术所述的储能变流器暂态过流抑制方法如图3所示，步骤如下：1、设置储能变流器的一级过流阈值iover1和二级过流阈值iover2。2、设置虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv。3、对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压vα、vβ。4、对储能变流器电感L电流采样并计算三相电流的绝对值的最大值ipeak。5、规定电流流入变流器功率单元方向为正，对储能变流器电感电流进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下电感电流iα、iβ。6、当检测到三相电流最大值ipeak处于iover1&lt;ipeak≤iover2区间时，切换储能变流器端口的调制电压eα、eβ，计算方式如下式所示：eα＝vα+iαkRv+iβω(kLv+L)eβ＝vβ-iαω(kLv+L)+iβkRv式中ω为储能变流器端口电压角频率，k为变阻抗系数，求解公式为：变阻抗系数k的使用可以使变流器端口的调制电压在限流切入切出时过度平滑，减小暂态冲击。以50kW变流器为例，仿真验证本专利技术所述控制方法。变流器额定电压190V，额定电流152A，设置一级过流阈值325A，设置二级过流阈值400A，设置虚拟电阻值0.1Ω，虚拟电感值0.25mH。当电网发生三相跌落故障，未使能本专利技术所述抑制方法时，电压电流波形如图4所示。在电网故障起始暂态电流峰值约为560V，恢复暂态电流峰值约600A。使用本专利技术所述抑制方法时，电压电流波形如图5所示。在电网故障起始暂态电流峰值约为360V，恢复暂态电流峰值约395A。可以看出，本专利技术的暂态过流抑制方法使电网故障时储能变流器过流峰值下降约200A，且在抑制过程中，电流未出现短时中断的现象，效果显著。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能变流器暂态过流的抑制方法，其特征在于：所述的控制方法通过变流器端口电压前馈以及变虚拟阻抗方法实现；具体步骤如下：(1)设置储能变流器的一级过流阈值iover1和二级过流阈值iover2；(2)设置虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv；(3)对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压vα、vβ；(4)对储能变流器电感L电流采样并计算三相电流的绝对值的最大值ipeak；(5)规定电流流入变流器功率单元方向为正，对储能变流器电感电流进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下电感电流iα、iβ；(6)当检测到电流最大值ipeak处于iover1<ipeak≤iover2区间时，切换储能变流器端口的调制电压eα、eβ，计算方式如下式所示：eα＝vα+iαkRv+iβω(kLv+L)eβ＝vβ‑iαω(kLv+L)+iβkRv式中ω为储能变流器端口电压角频率，k为变阻抗系数，求解公式为：

【技术特征摘要】
1.一种储能变流器暂态过流的抑制方法，其特征在于：所述的控制方法通过变流器端口电压前馈以及变虚拟阻抗方法实现；具体步骤如下：(1)设置储能变流器的一级过流阈值iover1和二级过流阈值iover2；(2)设置虚拟电阻Rv和虚拟电感Lv；(3)对储能变流器端口电压采样并进行克拉克变换，得到两相静止坐标系下变流器端口电压vα、vβ；(4)对储能变流器电感L电流采样并计算三相电流的绝对值的最大值ipeak；(5)规定电流流入变流器功率单元方向为正，对...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志然，许洪华，
申请(专利权)人：北京科诺伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11