电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法及系统，包括：当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。直接通过电压信号影响增加自适应电流控制指令，既不影响机组在弱电网下的稳态运行性能，又能在交/直流故障下有效抑制机端暂态过电压，进而实现大规模新能源的友好并网，为高比例新能源电力系统提供更强大的支撑。

【技术实现步骤摘要】
电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法及系统
本专利技术涉及新能源发电
，具体涉及一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法及系统。
技术介绍
当前，在能源紧缺、环境污染以及气候变暖等全球性问题日益严峻的形式下，大规模开发利用风、光等可再生能源成为世界各国能源战略的重要选择。可再生资源与用电负荷需求逆向分布的特点决定了大基地、远距离特高压直流送出是我国新能源开发利用的主导形式之一。随着我国能源结构的转型，特高压直流送端配套电源结构正发生着深刻变化，早期的送端电源以由同步发电机为主体的火电/水电，逐渐转变为以电力电子装置为主体的风力发电所替代，高比例新能源导致送端网架进一步薄弱，系统故障引发的特高压直流换相失败、闭锁故障以及送端电网交流故障均能造成新能源机端暂态过电压，引发大规模新能源脱网，严重制约特高压直流送出能力。目前，通常采用动态无功补偿装置(SVC/SVG)，对新能源场站暂态电压控制。由于动态无功补偿装置存在信号采样固有延时，对ms级的暂态电压响应特性滞后严重，无法实现对暂态电压控制作用。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的动态无功补偿装置存在信号采样固有延时，对ms级的暂态电压响应特性滞后严重问题，本专利技术提供了一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法，包括：当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。优选的，所述电压外环和电流内环双控制包括：将所述电力电子变流器直流电容的实际电压值和基准电压值作为外环控制信号并结合生成电压外环电流内环的双环控制的电流环基准值；将所述三相并网电压和相位频率信号输入到d-q变换器得到ud和uq分量；将所述三相输出电流和相位频率信号输入到d-q变换器得到iq和id分量；基于所述id分量、ud分量和电流环的基准值获取d轴电流环的控制信号；基于所述iq分量、uq分量获取q轴电流环的控制信号。优选的，所述当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号包括：当产生暂态过电压时，基于ud分量输入自适应无功电流控制模块生成自适应无功额外补偿量作为自适应无功电流控制分量；将iq分量、无功电流给定值和自适应无功电流控制分量比较生成q轴电流环偏差信号；所述q轴电流环通过PI控制器后与uq分量叠加构成q轴电流环控制信号。优选的，所述将所述电力电子变流器直流电容的实际电压值和基准电压值作为外环控制信号并结合生成电压外环电流内环的双环控制的电流环基准值包括：将电力电子变流器直流电容的实际电压值与基准电压值相比较得到直压偏差信号；基于所述直压偏差信号通过PI控制器处理产生电流环的基准值。优选的，所述基于所述id分量、ud分量和电流环的基准值获取d轴电流环的控制信号包括：将id分量和电流环基准值比较生成d轴电流环偏差信号；将所述偏差信号输入到PI控制器后生成的信号与ud分量叠加生成d轴电流环控制信号。优选的，所述基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压包括：将所述q轴电流环控制信号和d轴电流环控制信号输入到d-q逆变器生成电力电子变流器三相调制电压；将所述电力电子变流器三相调制电压输入到PWM逆变器生成电力电子变流器的开关控制信号进而对电网暂态过电压进行抑制。优选的，所述基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压之前还包括：对q轴电流环控制信号和d轴电流环控制信号进行解耦合抑制。基于同一种专利技术构思，本专利技术提供了一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制系统，其特征在于，包括：信号附加模块和信号调制模块；所述信号附加模块，用于当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；所述信号调制模块，用于基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。优选的，所述信号附加模块包括：信号附加子模块、偏差信号子模块和叠加信号子模块；所述信号附加子模块，当产生暂态过电压时，基于ud分量输入自适应无功电流控制模块生成自适应无功额外补偿量作为自适应无功电流控制分量；所述偏差信号子模块，将iq分量、无功电流给定值和自适应无功电流控制分量比较生成q轴电流环偏差信号；所述叠加信号子模块，所述q轴电流环通过PI控制器后与uq分量叠加构成q轴电流环控制信号。优选的，所述信号调制模块包括：调制信号子模块和控制信号子模块；所述调制信号子模块，将所述q轴电流环控制信号和d轴电流环控制信号输入到d-q逆变器生成电力电子变流器三相调制电压；所述控制信号子模块，将所述电力电子变流器三相调制电压输入到PWM逆变器生成电力电子变流器的开关控制信号进而对电网暂态过电压进行抑制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法，包括：当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。直接通过电压信号影响增加自适应电流控制指令，既不影响机组在弱电网下的稳态运行性能，又能在交/直流故障下有效抑制机端暂态过电压，进而实现大规模新能源的友好并网，为高比例新能源电力系统提供更强大的支撑。附图说明图1为本专利技术的暂态过电压抑制方法流程图；图2为本专利技术的暂态过电压抑制控制策略图；图3为换相失败暂态过电压抑制示意图；图4为交流故障暂态过电压抑制示意图；图5为下限截止频率对暂态过电压的影响示意图；图6为上限截止频率对暂态过电压的影响示意图；图7为增益对暂态过电压的影响示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合说明书附图和实例对本专利技术的内容做进一步的说明。实施例1：一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法，如图1所示，包括：S1：当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；S2：基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。其中S1：当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法，其特征在于，包括：/n当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；/n基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力电子变流器接入弱电网暂态过电压抑制方法，其特征在于，包括：
当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号；
基于所述q轴电流环控制信号和d轴电流控制生成最终控制指令，抑制电网暂态过电压。


2.如权利要求1所述的过电压抑制方法，其特征在于，所述电压外环和电流内环双控制包括：
将所述电力电子变流器直流电容的实际电压值和基准电压值作为外环控制信号并结合生成电压外环电流内环的双环控制的电流环基准值；
将所述三相并网电压和相位频率信号输入到d-q变换器得到ud和uq分量；
将所述三相输出电流和相位频率信号输入到d-q变换器得到iq和id分量；
基于所述id分量、ud分量和电流环的基准值获取d轴电流环的控制信号；
基于所述iq分量、uq分量获取q轴电流环的控制信号。


3.如权利要求2所述的过电压抑制方法，其特征在于，所述当交流弱电网为故障穿越运行工况时，基于实时采集的三相并网电压控制生成自适应无扰动电流控制信号附加至电压外环和电流内环双环控制的q轴电流环得到q轴电流环控制信号包括：
当产生暂态过电压时，基于ud分量输入自适应无功电流控制模块生成自适应无功额外补偿量作为自适应无功电流控制分量；
将iq分量、无功电流给定值和自适应无功电流控制分量比较生成q轴电流环偏差信号；
所述q轴电流环通过PI控制器后与uq分量叠加构成q轴电流环控制信号。


4.如权利要求2所述的过电压抑制方法，其特征在于，所述将所述电力电子变流器直流电容的实际电压值和基准电压值作为外环控制信号并结合生成电压外环电流内环的双环控制的电流环基准值包括：
将电力电子变流器直流电容的实际电压值与基准电压值相比较得到直压偏差信号；
基于所述直压偏差信号通过PI控制器处理产生电流环的基准值。


5.如权利要求4所述的过电压抑制方法，其特征在于，所述基于所述id分量、ud分量和电流环的基准值获取d轴电流环的控制信号包括：
将id分量和电流环基准值比较生成d轴电流环偏差信号；
将所述偏差信号输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟胜，李光辉，何国庆，刘纯，冯双磊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11