一种构网型换流器的暂态应力抑制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及新能源发电并网技术领域，具体提供了一种构网型换流器的暂态应力抑制方法及装置，包括：分别基于构网型换流器的直流电压偏差和交流电压偏差生成相位指令和电压幅值指令；基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号。本发明专利技术提供的技术方案可保证构网型换流器的系统稳定性，有效应对暂态响应过程中可能出现的直流电压越限和系统瞬时过流的问题。电压越限和系统瞬时过流的问题。电压越限和系统瞬时过流的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种构网型换流器的暂态应力抑制方法及装置


[0001]本专利技术涉及新能源发电并网
，具体涉及一种构网型换流器的暂态应力抑制方法及装置。

技术介绍

[0002]传统电网主要由同步电机提供电能，原动机的机械能一部分转化为电能，另一部分以动能储存在转子中，转子因具有惯性其转速不会突变。当电力系统受到扰动时，转子通过吸收或者释放能量使得系统维持平衡和稳定，因此同步发电机具有提供惯性支撑的能力。当电网受到相位扰动时，在阻尼绕组作用下同步发电机亦能提供相位跳变响应功率；当电网受到电压扰动时，由于同步发电机具备稳定的内电势，还可以提供暂态无功响应以支撑电网电压。
[0003]但是，风电、光伏等新能源设备基本由电力电子器件构成，不具备机械惯性，抗系统扰动能力下降。传统风机变流器与光伏逆变器并网方式采用的是电网跟随型控制方法，该方法通过锁相环测量并网点电压相位作为坐标变换基准，在同步旋转坐标系下使用双闭环的直接电流控制调节变换器与交流电网交换的有功功率、无功功率，使得换流器与电网时刻保持同步。当电网的状态(如频率、相位等)发生变化时，跟网型换流器无法进行惯性响应。
[0004]图1为构网型换流器接入电网的等效结构，将整流侧等效为直流电流源。构网型换流器采取类似于同步发电机的功率同步策略，当电网频率、相位、电压变化时，换流器通过控制输出相位θ和电压幅值V
abcref
可自然通过功角及电压关系为系统提供暂态有功和无功支撑响应。且由于不采用锁相环与电网同步，可以很大程度上避免由之引发的振荡问题；同时还可以取消电流内环，从而大幅降低谐振风险。
[0005]但是构网型换流器也存在两大突出技术问题。一是电容电压越限问题。在无附加储能的情况下，构网型换流器进行惯性支撑的能量来自于换流器内部的电容电压，较严重的系统扰动下需要更多的惯性支撑，可能造成直流电压较大偏差，触发换流器保护动作。二是瞬时过流问题。由于采用构网型控制的换流器其等效电路特性为可控电压源，可能会出现系统受扰动过大时引起瞬时过流的问题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述缺陷，本专利技术提出了一种构网型换流器的暂态应力抑制方法及装置。
[0007]第一方面，提供一种构网型换流器的暂态应力抑制方法，所述构网型换流器的暂态应力抑制方法包括：
[0008]分别基于构网型换流器的直流电压偏差和交流电压偏差生成相位指令和电压幅值指令基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号。
[0009]优选的，所述构网型换流器的直流电压偏差的计算式如下：
[0010]|E
dcN
‑
E
dc
|＝ΔE
dc
[0011]上式中，E
dc
为构网型换流器的直流电压实测值，E
dcN
为构网型换流器的直流电压额定值，ΔE
dc
为构网型换流器的直流电压偏差。
[0012]进一步的，所述基于构网型换流器的直流电压偏差生成相位指令，包括：
[0013]若所述构网型换流器的直流电压偏差大于第一阈值，则生成相位指令为θ
‑
Δθ，否则，生成相位指令为θ，其中，θ为初始构网型控制策略生成的相位指令，Δθ为相位偏差指令。
[0014]进一步的，所述相位偏差指令的计算式如下：
[0015]ΔE
dc
×
(K
pdc
+K
idc
/sT
dc
)＝Δθ
[0016]上式中，K
pdc
为第一pi控制器的比例系数，K
idc
为第一pi控制器的积分系数，T
dc
为第一pi控制器的时间常数，s为拉普拉斯算子。
[0017]优选的，所述构网型换流器的交流电流幅值偏差的计算式如下：
[0018]Mag(i
abc
)
‑
Mag(I
sN
)＝Mag(ΔI
s
)
[0019]上式中，Mag(i
abc
)为所述构网型换流器的交流电流实测幅值，Mag(I
sN
)为所述构网型换流器的交流电流额定幅值，Mag(ΔI
s
)为所述构网型换流器的交流电流幅值偏差。
[0020]进一步的，所述基于构网型换流器的交流电流偏差生成电压幅值指令，包括：
[0021]若所述构网型换流器的交流电流幅值偏差大于第二阈值，则生成电压幅值指令为V
’
dqref
+ΔV
dqref
，否则生成电压幅值指令为V
’
dqref
，其中，V
’
dqref
为初始构网型控制策略生成的电压幅值指令，ΔV
dqref
为虚拟电抗性质的附加电压调节量。
[0022]进一步的，所述虚拟电抗性质的附加电压调节量的计算式如下：
[0023]Mag(ΔI
s
)
×
(K
pθ
+K
iθ
/sT
θ
)＝ΔV
dqref
[0024]上式中，K
pθ
为第二pi控制器的比例系数，K
iθ
为第二pi控制器的积分系数，T
θ
为第二pi控制器的时间常数。
[0025]优选的，所述基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号，包括：
[0026]以所述相位指令为基准，将所述电压幅值指令经Park反变换，得到三相静止坐标系电压参考矢量；
[0027]将所述三相静止坐标系电压参考矢量经正弦脉宽调制，得到用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号。
[0028]第二方面，提供一种构网型换流器的暂态应力抑制装置，所述构网型换流器的暂态应力抑制装置包括：
[0029]第一生成模块，用于分别基于构网型换流器的直流电压偏差和交流电压偏差生成相位指令和电压幅值指令；
[0030]第二生成模块，用于基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号。
[0031]优选的，所述构网型换流器的直流电压偏差的计算式如下：
[0032]|E
dcN
‑
E
dc
|＝ΔE
dc
[0033]上式中，E
dc
为构网型换流器的直流电压实测值，E
dcN
为构网型换流器的直流电压额定值，ΔE
dc
为构网型换流器的直流电压偏差。
[0034]进一步的，所述第一生成模块具体用于：
[0035]若所述构网型换流器的直流电压偏差大于第一阈值，则生成相位指令为θ
‑
Δθ，否则，生成相位指令为θ，其中，θ为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种构网型换流器的暂态应力抑制方法，其特征在于，所述方法包括：分别基于构网型换流器的直流电压偏差和交流电压偏差生成相位指令和电压幅值指令；基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制正弦脉宽调制信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构网型换流器的直流电压偏差的计算式如下：|E
dcN
‑
E
dc
|＝ΔE
dc
上式中，E
dc
为构网型换流器的直流电压实测值，E
dcN
为构网型换流器的直流电压额定值，ΔE
dc
为构网型换流器的直流电压偏差。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于构网型换流器的直流电压偏差生成相位指令，包括：若所述构网型换流器的直流电压偏差大于第一阈值，则生成相位指令为θ
‑
Δθ，否则，生成相位指令为θ，其中，θ为初始构网型控制策略生成的相位指令，Δθ为相位偏差指令。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相位偏差指令的计算式如下：ΔE
dc
×
(K
pdc
+K
idc
/sT
dc
)＝Δθ上式中，K
pdc
为第一pi控制器的比例系数，K
idc
为第一pi控制器的积分系数，T
dc
为第一pi控制器的时间常数，s为拉普拉斯算子。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构网型换流器的交流电流幅值偏差的计算式如下：Mag(i
abc
)
‑
Mag(I
sN
)＝Mag(ΔI
s
)上式中，Mag(i
abc
)为所述构网型换流器的交流电流实测幅值，Mag(I
sN
)为所述构网型换流器的交流电流额定幅值，Mag(ΔI
s
)为所述构网型换流器的交流电流幅值偏差。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于构网型换流器的交流电流偏差生成电压幅值指令，包括：若所述构网型换流器的交流电流幅值偏差大于第二阈值，则生成电压幅值指令为V
’
dqref
+ΔV
dqref
，否则生成电压幅值指令为V
’
dqref
，其中，V
’
dqref
为初始构网型控制策略生成的电压幅值指令，ΔV
dqref
为虚拟电抗性质的附加电压调节量。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述虚拟电抗性质的附加电压调节量的计算式如下：Mag(ΔI
s
)
×
(K
pθ
+K
iθ
/sT
θ
)＝ΔV
dqref
上式中，K
pθ
为第二pi控制器的比例系数，K
iθ
为第二pi控制器的积分系数，T
θ
为第二pi控制器的时间常数。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述相位指令和幅值指令生成用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号，包括：以所述相位指令为基准，将所述电压幅值指令经Park反变换，得到三相静止坐标系电压参考矢量；将所述三相静止坐标系电压参考矢量经正弦脉宽调制，得到用于控制构网型换流器的正弦脉宽调制信号。
9.一种构网型换流器的暂态应力抑制装置，其特征在于，所述装置包括：第一生成模块，用于分别基于构网型换流器的直流电压偏差和交流电压偏差生成相位指令和电压幅值指...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨杰，王思超，阳岳希，李春鹏，韩丛达，张汉斌，黄均纬，林国栋，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：