考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了属于电网控制领域的考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法及装置。建立的VSG控制模型包括：有功功率控制模型、无功功率控制模型、虚拟阻抗控制模型以及有功功率参考值与虚拟阻抗调整模型；根据VSG故障后并网点电压，将VSG的运行区域划分为紧急区域和非紧急区域；当运行点位于紧急区域时，改变有功功率参考值和投入虚拟阻抗控制，将VSG相位角维持在原始值，电流限制在所能承受的最大值处；当运行点位于所述非紧急区域时，采用能确保VSG暂态稳定且输出电流不越限的最大有功功率参考值。本发明专利技术所述方法，能够同时解决VSG的暂态稳定和过流问题，提升故障期间变流器有功功率输出和可再生能源的消纳能力。功功率输出和可再生能源的消纳能力。功功率输出和可再生能源的消纳能力。

【技术实现步骤摘要】
考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法及装置


[0001]本专利技术属于电网控制
，具体为考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法及装置。

技术介绍

[0002]伴随可再生能源的快速发展，电力电子变流器作为可再生能源最典型的并网接口，在电力系统中得到广泛的应用。现有的并网变流器控制策略，不能为电力系统提供惯性和阻尼，支持电压或频率，给可再生能源高渗透的电网稳定性带来严重挑战。为解决此问题，提出虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的概念，通过模拟调速器和转子摆动方程，使变流器具有与传统同步发电机相同的外部特性，具有广泛的应用前景。但是，虚拟同步机虽然具备类似同步发电机运行特性的优点，在遭受大信号干扰后存在暂态稳定问题。如严重的电网电压下降、输电线路故障或线路跳闸。相比于同步发电机，变流器的过流能力差，当系统发生大扰动时，变流器会面对过电流问题，变流器电流限制控制会引发暂态稳定问题。因此当电网故障时，现有技术无法同时解决虚拟同步机的暂态稳定和过流问题。
专利技术内容
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法，其特征在于，包括：S1：建立VSG控制模型，所述模型包括：有功功率控制模型、无功功率控制模型、虚拟阻抗控制模型以及有功功率参考值与虚拟阻抗调整模型；S2：应用有功功率参考值与虚拟阻抗调整模型划分VSG的运行区域，根据VSG故障后并网点电压，将VSG的运行区域划分为紧急区域和非紧急区域，若处于紧急区域跳转到S3，若处于非紧急区域跳转到S4；S3：当VSG运行点位于紧急区域时，改变有功功率参考值和投入虚拟阻抗控制，将VSG相位角维持在原始值，电流限制在VSG所能承受的最大值处；S4：当VSG运行点位于非紧急区域时，采用能确保VSG暂态稳定，且输出电流不越限的最大有功功率参考值。2.如权利要求1所述的考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法，其特征在于，所述S2进一步包括：S21：根据VSG故障后并网点电压与预设置的临界值进行比较，划分VSG的运行区域；S22：若VSG故障后并网点电压小于等于预设置的临界值，所述VSG的运行区域划分为紧急区域；S23：若VSG故障后并网点电压大于预设置的临界值，所述VSG的运行区域划分为非紧急区域。3.如权利要求1所述的考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法，其特征在于，所述有功功率参考值与虚拟阻抗调整模型为：U
c
＝E
‑
I
max
Z
line
式中：U
c
为VSG并网点电压临界值；E为VSG内电势幅值指令；I
max
为VSG所能承受的最大电流，Z
line
为线路阻抗。4.如权利要求1所述的考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法，其特征在于，所述S3进一步包括：所述投入虚拟阻抗控制的虚拟阻抗值为：式中：E为VSG内电势幅值指令，U
sag
为故障后并网点电压，δ0为VSG相位角原始值，Z
v
为投入的虚拟阻抗值，I
max
为VSG所能承受的最大电流，Z
line
为线路阻抗；所述VSG相位角为：式中：E为VSG内电势幅值指令，P
ref
为故障前的有功功率参考值，Z
line
为线路阻抗，U为正常运行时的电压；所述有功功率参考值为：式中：E为VSG内电势幅值指令，U
sag
为故障后并网点电压，δ0为VSG相位角原始值，Z
v
为投
入的虚拟阻抗值，Z
line
为线路阻抗。5.如权利要求1所述的考虑VSG电流限制和暂态稳定性的紧急控制方法，其特征在于，所述S4进一步包括：所述有功功率参考值为：P
f2_ref
＝min{P
fc_ref
,P
ft_ref
,P
ref
}式中：P
f2_ref
为保证VSG暂态稳定和输出电流不越限的最大有功功率参考值，P
ft_ref
为维持VSG暂态稳定最大有功功率，P
fc_ref
为维持输出电流不越限最大有功功率，P
ref
为故障前的有功功率参考值；所述维持VSG暂态稳定最大有功功率为：式中，P
ft_ref
为维持VSG暂态稳定最大有功功率，δ
I
为VSG对应功率的相位角，E为VSG内电势幅值指令，U
sag
为故障后并网点电压，δ0为VSG相位角原始值，Z
line
为线路阻抗，U为正常运行时的电压；所述维持输出电流不越限最大有功功率为：所述维持输出电流不越限最大有功功率为：式中，P
fc_ref
为维持输出电流不越限最大有功功率，δ
II
为VSG对应功率的相位角，E为VSG内电势幅值指令，U
sag
为故障后并网点电压，δ0为VSG相位角原始值，Z
line
为线路阻抗，I
m...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海波，朱浩宇，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：