一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，该方法包括：当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的状态变量在控制回路的动态系统的稳定域内。该装置包括：状态变量值重置单元，其用于当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的状态变量在控制回路的动态系统的稳定域内。本发明专利技术的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，具有控制方式简单、可靠性高、对不同故障的通用性强，且方便扩展到变换器的其他暂态失稳类型的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置
本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置。
技术介绍
以风光电源为代表的新能源发电在电力系统中的比例逐年上升，三相电压源型变换器是这些非同步机电源与交流电网之间的接口；另一方面，随着直流输电和微电网的快速发展，这种变换器在电力系统中扮演越来越重要的角色。这要求变换器能够在电网发生暂态后，尽可能地向电网提供支撑、减少功率缺额，而不能像曾经那样脱网、闭锁。在暂态期间，变换器将面临两方面的问题，即故障穿越和暂态稳定。故障穿越能够尽可能保证变换器在故障期间不发生过压和过流，同时向故障电网提供支撑；而暂态稳定则是故障穿越的保障，如果变换器在暂态后发生失稳现象，那么变换器会失去控制而无法执行故障穿越，同时还可能发生功率震荡、直流电压崩溃等严重事故。由于变换器暂态失稳的后果十分严重，因此需要在失稳发生后提出相应的解决方法，以保证变换器在暂态失稳后能够重新正常运行，防止事故的影响范围扩大。变换器的暂态失稳现象最早出现在风机的低电压穿越研究中，当交流电网电压较低时，风电机组网侧变换器的锁相环会出现失锁的现象。锁相环失锁是变换器在大扰动下失稳的重要原因。针对此类问题，目前的方法有以下几种。第一种是注入无功电流补偿变换器的电流输出在线路上的压降，这种做法在目前属于常规操作，因为根据一些新能源并网的国家标准，在电网故障期间必须注入一定量的无功电流，但这种方法只能解决静态工作点的存在性问题，而不能锁相环的动态稳定，尤其在弱电网的情况下，如果电网电压角度经历了较大突变，则这种方法将无济于事；第二种方法是常规闭锁，即当电网电压跌落低于一定阈值时，直接闭锁锁相环的PI控制器输出、或闭锁锁相环的PI控制器的积分器，使锁相环开环运行或者按照一阶系统的方式运行，这类方法对于电压跌落较深时的效果较好，但依然无法克服电压相角突变时的动态稳定性问题，且缺乏对其理论机制的分析，难以证明其可靠性。第三种方法是直接对锁相环的PI控制器的积分器进行重置，但如果重置的时刻不对，锁相环可能发生二次失稳，因此可靠性也不高。由于变换器的暂态稳定性问题在近些年来才受到相应的重视，因此其相应的镇定控制方法也不是很成熟。这一问题关系到新能源发电、柔直输电等项目工程的暂态安全问题，亟需一种直接、简单、可靠的暂态失稳镇定方法，来应对随时可能发生在变换器的暂态失稳问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的问题，提出一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，可以通过对变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，将相应的状态直接设定到稳定域内，使已经发生暂态失稳的变换器重新稳定。为解决上述技术问题，本专利技术是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，其包括以下步骤：S11：当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与所述变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的所述状态变量在所述控制回路的动态系统的稳定域内。较佳地，所述控制回路包括：锁相环；进一步地，所述锁相环包括：旋转变换、PI控制器、独立积分器以及频率补偿。较佳地，所述状态变量包括：所述PI控制器的积分器的值；和/或，所述独立积分器的值。较佳地，所述S11进一步包括：S41：判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；S42：如果所述S41的判断结果为是，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度加90度；如果所述S41的判断结果为否，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度减90度；S43：将所述PI控制器的积分器的值重置为零。较佳地，所述S11进一步包括：S51：判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；S52：如果所述S51的判断结果为是，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否小于零；如果所述S51的判断结果为否，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否大于零；S53：如果所述S52的判断结果为是，则将所述PI控制器的积分器的值重置为零；如果所述S52的判断结果为否，则停留在所述S52等待，直到所述S52的判断结果为是时，将所述PI控制器的积分器的值重置为零。本专利技术还提供一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制装置，其包括：状态变量值重置单元，其用于当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与所述变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的所述状态变量在所述控制回路的动态系统的稳定域内。较佳地，所述控制回路包括：锁相环；进一步地，所述锁相环包括：旋转变换、PI控制器、独立积分器以及频率补偿。较佳地，所述状态变量包括：所述PI控制器的积分器的值；和/或，所述独立积分器的值。较佳地，所述状态变量值重置单元进一步包括：PI控制器的积分器值判断单元、独立积分器值重置单元以及PI控制器的积分器值重置单元；其中，所述PI控制器的积分器值判断单元用于判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；所述独立积分器值重置单元用于如果所述PI控制器的积分器值判断单元的判断结果为是，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度加90度；如果所述PI控制器的积分器值判断单元的判断结果为否，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度减90度；所述PI控制器的积分器值重置单元用于将所述PI控制器的积分器的值重置为零。较佳地，所述状态变量值重置单元进一步包括：PI控制器的积分器值判断单元、q轴电压分量判断单元以及PI控制器的积分器值重置单元；其中，所述PI控制器的积分器值判断单元用于判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；所述q轴电压分量判断单元用于如果所述PI控制器的积分器值判断单元的判断结果为是，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否小于零；如果所述PI控制器的积分器值判断单元的判断结果为否，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否大于零所述PI控制器的积分器值重置单元用于如果所述q轴电压分量判断单元的判断结果为是，则将所述PI控制器的积分器的值重置为零；如果所述q轴电压分量判断单元的判断结果为否，则停留在所述q轴电压分量判断单元等待，直到所述q轴电压分量判断单元的判断结果为是时，将所述PI控制器的积分器的值重置为零。相较于现有技术，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，可以通过对变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，将相应的状态直接设定到稳定域内，使已经发生暂态失稳的变换器重新稳定；(2)本专利技术提供的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法及装置，通过将与变换器暂态失稳的有关控制回路的状态直接设置到稳定域范围内，能够保证控制手段的有效性，是一种有据可循的方法，因此可靠性强；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS11：当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与所述变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的所述状态变量在所述控制回路的动态系统的稳定域内。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与所述变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的所述状态变量在所述控制回路的动态系统的稳定域内。


2.根据权利要求1所述的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，所述控制回路包括：锁相环；进一步地，
所述锁相环包括：旋转变换、PI控制器、独立积分器以及频率补偿。


3.根据权利要求2所述的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，所述状态变量包括：所述PI控制器的积分器的值；和/或，所述独立积分器的值。


4.根据权利要求3所述的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，所述S11进一步包括：
S41：判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；
S42：如果所述S41的判断结果为是，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度加90度；如果所述S41的判断结果为否，则将所述独立积分器的值重置为交流电网的电压矢量角度减90度；
S43：将所述PI控制器的积分器的值重置为零。


5.根据权利要求3所述的基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制方法，其特征在于，所述S11进一步包括：
S51：判断所述PI控制器的积分器的值是否大于零；
S52：如果所述S51的判断结果为是，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否小于零；如果所述S51的判断结果为否，则判断并网点电压经过所述旋转变换后的q轴电压分量是否大于零；
S53：如果所述S52的判断结果为是，则将所述PI控制器的积分器的值重置为零；如果所述S52的判断结果为否，则停留在所述S52等待，直到所述S52的判断结果为是时，将所述PI控制器的积分器的值重置为零。


6.一种基于状态重置的变换器暂态失稳镇定控制装置，其特征在于，包括：状态变量值重置单元，其用于当变换器发生暂态失稳时，将至少一个与所述变换器的暂态失稳有关的控制回路的状态变量的值进行重置，使重置后的所述状态变量在所述控制回路的动态系统的稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡旭，邱伟，张宇，李岩，吕敬，赵晓斌，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：广东;44