一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法技术

本发明专利技术公开了一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，包括基于改进dq变换法检测不对称电压跌落情况；利用SOGI法对电压向量进行正负序分离，得到对应的电压正负序分量；判断电压跌落场景，根据不同场景选择不同的控制目标；基于ipopt求解器求解多目标控制下的参考电流；将电流参考值输出到电流内环控制中，经SVPWM调制从而控制三相桥式逆变器进行输出。本发明专利技术涉及电力系统微电网技术领域，针对多目标的控制策略对并网逆变器容量有较大要求且逆变器容量不足会导致控制目标无法实现的问题，采用了考虑电压跌落场景的改进控制策略，有效地协调了多个控制目标，提升了逆变器在不平衡电压跌落下的运行稳定性，保证了逆变器的安全运行。了逆变器的安全运行。了逆变器的安全运行。

【技术实现步骤摘要】
一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法


[0001]本专利技术涉及电力系统微电网
，特别是一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法。

技术介绍

[0002]随着风能、太阳能等分布式新能源大量接入电网，发展以高比例可再生能源渗透为核心的低碳可持续能源系统已成为世界各国的重要战略目标。在故障暂态下，电力电子接口的新能源面临因电压支撑能力弱、电流越限、有功振荡等问题而切机的风险，大规模新能源发电单元接入对电力系统的可靠性和稳定性影响不断增大。当新能源发电单元并网点发生不对称电压跌落时，一方面电力电子接口耐受能力差往往导致风电和光伏脱网，而另一方面电力电子装置的高可控性也为高比例新能源接入电力系统提供了有力的解决方案。因此，根据电力系统相关并网标准设定控制目标电气量，通过主动改变新能源的控制策略，为电压不平衡跌落下的新能源发电单元提供较强的故障穿越能力，对提升高比例新能源系统的运行稳定性具有重要意义。
[0003]不平衡电压跌落下新能源控制策略多针对某一两个控制目标进行研究，并网逆变器仍面临一定的切机风险。而考虑多目标的控制策略对并网逆变器容量有较大要求，因逆变器容量不足导致控制目标无法实现的情况时有发生。因此，有必要通过充分考虑电压跌落场景，在不同电压跌落场景下选取合适的控制目标，保证充分利用逆变器容量下实现多目标协调控制。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的不平衡电压跌落下新能源控制策略中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的问题在于在不同电压跌落场景下选取合适的控制目标。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其包括，不对称电压跌落情况检测；对电压向量进行正负序分离，得到对应的电压正负序分量；判断电压跌落场景，根据不同场景选择不同的控制目标，基于ipopt求解器求解多目标控制下的参考电流；将电流参考值输出到电流内环控制中，经SVPWM调制从而控制三相桥式逆变器进行输出。
[0008]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述对电压向量进行正负序分离的具体计算步骤包括，
[0009]电压不对称情况下，交流系统中任何一点正负序电压矢量在αβ坐标系下表示为：
[0010][0011]式中，v
k
表示交流系统任意一点k的电压；和表示交流系统任意一点k的正序和负序电压；和表示正序和负序电压的幅值；ω为角频率；δ
+
和δ
‑
分别为正负序电压对应的初相角；
[0012]同理，任一点注入电流矢量i可被正序和负序、有功和无功这四个电流分量表示为：
[0013][0014]式中，为逆变器发出的正序有功、无功电流和负序有功、无功电流；为逆变器发出的正序有功、无功电流和负序有功、无功电流幅值。
[0015]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述电流分量可以在一定程度上提升公共并网点PCC的电压，根据基尔霍夫电压定律得到逆变器出口侧电压的数学表达式如下：
[0016][0017][0018]式中，v
+
和v
‑
代表PCC点处电压；和代表电网侧母线电压；L
g
和R
g
为线路等效电感和电抗；i
+
、i
‑
代表逆变器输出的正序和负序电流。
[0019]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述逆变器的主动电压支撑控制策略即通过主动注入正负序电流提升PCC点的正序电压、降低负序电压。
[0020]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：将所述电压矢量和电流矢量的公式代入到逆变器出口测电压的公式，可以得到以幅值表示的dq旋转坐标系下的逆变器电压支撑方程：
[0021][0022][0023][0024][0025]式中，V
+
、V
‑
为公共并网点正负序电压幅值；为网侧电压正负序电压幅值；ω为角频率；L、R为线路等效电感和电抗；为逆变器发出的正序有功、无功电流和负序有功、无功电流；δ
+
、δ
‑
为公共并网点正负序电压初始相角；为网侧电压正负序电压相角。
[0026]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述判断电压跌落场景包括，根据电压跌落程度和电压不平衡度，可将故障分为电压轻微跌落、电压严重跌落但电压不平衡度较小以及电压严重跌落且电压不平衡度大3种不同场景，并分别提出对应场景下的控制目标，然后在不同控制目标场景下确定电流、电流、功率振荡约束要求，通过多约束下求目标函数极值问题求解实现。
[0027]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述电压轻微跌落的场景下，不对称电压跌落下控制目标为：
[0028]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述电压严重跌落但电压不平衡度较小的场景下，应以最大正序电压支撑max V
+
为目标。
[0029]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述电压严重跌落且电压不平衡度大的场景下，控制目标转化为最大化正负序电压差值：max
△
V＝V
+
‑
V
‑
。
[0030]作为本专利技术所述不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法的一种优选方案，其中：所述基于ipopt求解器求解多目标控制下的参考电流，使用内点法对有约束问题进行求解，可以求解带约束的非线性多变量函数的最小值，通过求解多约束下目标函数极值，即可得到电流参考值，其中，所述基于ipopt求解器求解多目标控制下的参考电流所采用的具体函数为：x＝ipopt(x0,funcs,fun)；式中，x的返回值即为需求解的4个电流指令值的优化结果，x0为初始值，funcs是用M文件定义的非线性目标函数的梯度、约束、雅可比矩阵以及约束海森矩阵，fun是用M文件定义的非线性向量函数。
[0031]本专利技术有益效果为：并网逆变器在电网电压不平衡跌落下要考虑有功输出、电压支撑控制目标，且需要满足电流限幅、有功振荡等约束，对多个控制目标进行量化推导，提出一种考虑电压跌落场景的改进控制策略，有效地协调了多个控制目标，提升了逆变器在不平衡电压跌落下的运行稳定性，保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其特征在于：包括，基于改进dq变换法检测不对称电压跌落情况；利用SOGI法对电压向量进行正负序分离，得到对应的电压正负序分量；判断电压跌落场景，根据不同场景选择不同的控制目标；基于ipopt求解器求解多目标控制下的参考电流；将电流参考值输出到电流内环控制中，经SVPWM调制从而控制三相桥式逆变器进行输出。2.如权利要求1所述的不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其特征在于：所述对电压向量进行正负序分离的具体计算步骤包括，电压不对称情况下，交流系统中任何一点正负序电压矢量在αβ坐标系下表示为：式中，v
k
表示交流系统任意一点k的电压；和表示交流系统任意一点k的正序和负序电压；和表示正序和负序电压的幅值；ω为角频率；δ
+
和δ
‑
分别为正负序电压对应的初相角；同理，任一点注入电流矢量i可被正序和负序、有功和无功这四个电流分量表示为：式中，为逆变器发出的正序有功、无功电流和负序有功、无功电流；为逆变器发出的正序有功、无功电流和负序有功、无功电流幅值。3.如权利要求2所述的不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其特征在于：所述电流分量可以在一定程度上提升公共并网点PCC的电压，根据基尔霍夫电压定律得到逆变器出口侧电压的数学表达式如下：到逆变器出口侧电压的数学表达式如下：式中，v
+
和v
‑
代表PCC点处电压；和代表电网侧母线电压；L
g
和R
g
为线路等效电感和电抗；i
+
、i
‑
代表逆变器输出的正序和负序电流。
4.如权利要求3所述的不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其特征在于：所述逆变器的主动电压支撑控制策略即通过主动注入正负序电流提升PCC点的正序电压、降低负序电压。5.如权利要求4所述的不对称电压跌落下的分布式新能源多目标控制方法，其特征在于：将所述电压矢量和电流矢量的公式代入到逆变器出口测电压的公式，可以得到以幅值表示的dq旋转坐标系下的逆变器电压支撑方程：表示的dq旋转坐标系下的逆变器电压支撑方程：表示的dq旋转坐标系下的逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧蓬，赵军，常潇，亢银柱，郭翔宇，李胜文，杨超颖，冯磊，赵旭伟，季亮，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：