一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器技术

一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，基于新能源并网换流器的无功限幅生成故障穿越约束条件；步骤2，基于所述无功限幅度对新能源发电系统的有功量指标、无功量指标的正交叠加结果进行判定，以判定所述新能源并网换流器的并网故障状态；步骤3，当所述新能源并网换流器处于所述并网故障状态时，对所述正交叠加结果进行调节，以实现所述新能源并网逆变器的故障穿越。本发明专利技术方法简单、构思巧妙，能够良好的适应于现有技术中的各类并网控制方法，具有良好的兼容能力，同时有效的调节了新能源并网换流器的综合电压、电流指标，实现了新能源发电系统并网过程中的稳定性。了新能源发电系统并网过程中的稳定性。了新能源发电系统并网过程中的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，更具体的，涉及一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器。

技术介绍

[0002]应用于电力系统的新能源主要包括水能、风能、太阳能及生物质能等，这些能源均是绿色低碳的可再生能源。为了降低电能供应过程中的碳排放量，新能源发电系统的规模快速提升。
[0003]然而，新能源发电系统的构网型并网控制是新能源发电规模提升的重大阻碍，现有技术中已经存在一部分解决新能源并网暂态稳定性问题的有效手段。例如，
技术介绍
文献P.Unruh,M.Nuschke,P.Strauβ,and F.Welck,“Overview on gridforming inverter control methods,”Energies,vol.13,no.10,p.2589,May 2020.中提及了多个换流器的下垂控制方法，
技术介绍
文件R.Rosso,X.Wang,M.Liserre,X.Lu,and S.Engelken,“Grid
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forming converters:Control approaches,grid
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synchronization,and future trendsa review,”IEEE Open J.Ind.Appl.,Apr.2021中提及了虚拟同步机的控制方法，以及
技术介绍
文件B.B.Johnson,S.V.Dhople,A.O.Hamadeh,and P.T.Krein,“Synchronization of parallel single
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phase inverters with virtual oscillator control,”IEEE Trans.Power Electron.,vol.29,no.11,pp.6124
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[0004]6138,Nov.2013.中则提及了虚拟振荡器控制方法。
[0005]然而，上述构网型控制的换流器级控制层面通常只是能够单独的对有功量与无功量进行限幅控制，从而在故障期间使控制系统失去了对频率的控制，引起系统的失稳。
[0006]进一步的，上述控制通常认为新能源发电系统在故障暂态下换流器内部直流电压的平均值是不变的，因此实际工程中需要储能系统的协调来保证故障穿越策略的正确性，这也大幅增加了新能源发电系统的建设成本，另外对于新能源发电系统的构成方式进行限制，也提出了较高要求。
[0007]针对上述问题，亟需一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器。

技术实现思路

[0008]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器，通过生成故障穿越约束条件，对新能源发电系统的有功量指标和无功量指标的综合叠加结果进行限制，从而实现了新能源并网过程中的故障穿越。
[0009]本专利技术采用如下的技术方案。
[0010]本专利技术第一方面，涉及一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，方法包括以下步骤：步骤1，基于新能源并网换流器的无功限幅生成故障穿越约束条件；步骤2，基于无功限幅度对新能源发电系统的有功量指标、无功量指标的正交叠加结果进行判定，以判定新能源并网换流器的并网故障状态；步骤3，当新能源并网换流器处于所述并网故障状态
时，对所述正交叠加结果进行调节，以实现所述新能源并网逆变器的故障穿越。
[0011]优选的，故障穿越条件中包括电压限幅和电流限幅。
[0012]优选的，电压限幅V
max
基于新能源发电系统的稳态直流电压V
dcm
获取，并且有
[0013]优选的，电流限幅度基于新能源发电系统的特性预先设定。
[0014]优选的，有功量指标包括新能源发电系统并网点的并网有功电压、并网有功电流；无功量指标包括新能源发电系统并网点的并网无功电压、并网无功电流。
[0015]优选的，正交叠加结果为有功量指标和无功量指标相位相差90度时的叠加向量。
[0016]优选的，当叠加向量的模小于或等于故障穿越条件时，不对叠加向量进行调节；当叠加向量的模大于故障穿越条件时，将叠加向量的模限制在故障穿越条件上。
[0017]本专利技术第二方面，涉及一种换流器，换流器用于实现本专利技术第一方面任意一项中方法的步骤；并且，换流器包括外环控制模块和内环控制模块；其中，外环控制模块，基于新能源发电系统的参考电压、实际并网电压，获取新能源发电系统的参考电流，并且，参考电流符合故障穿越条件；内环控制模块，基于外环控制单元生成的参考电流、新能源发电系统的实际并网电流，获取新能源并网换流器的反馈输出电压，并且，反馈输出电压符合所述故障穿越条件。
[0018]优选的，外环控制模块包括第一加法器、第二加法器、第一PI调节器、第二PI调节器、外环故障穿越单元；其中，第一加法器接收新能源发电系统的正向参考有功电压、负向实际并网有功电压，且其输出端与第一PI调节器连接；第二加法器接收新能源发电系统的正向参考无功电压、负向实际并网无功电压，且其输出端与第二PI调节器连接；第一PI调节器的输出端、第二PI调节器的输出端、电流限幅指标的输出端均与外环故障穿越单元连接；外环故障穿越单元的第一输出端输出参考有功电流，第二输出端输出参考无功电流。
[0019]优选的，内环控制模块包括第三加法器、第四加法器、第五加法器、第六加法器、第三PI调节器、第四PI调节器、第一感抗单元、第二感抗单元、内环故障穿越单元和坐标转换单元；其中，第三加法器接收外环控制模块输出的正向参考有功电流、新能源发电系统的负向实际并网有功电流，且其输出端与第三PI调节器的输入端连接；第四加法器接收外环控制模块输出的正向参考无功电流、新能源发电系统的负向实际并网无功电流，且其输出端与第四PI调节器的输入端连接；第一感抗单元、第二感抗单元分别接收新能源发电系统的实际并网有功电流和实际并网无功电流，且输出端分别与第五加法器、第六加法器连接；第五加法器、第六加法器的输入端还分别与新能源发电系统的实际并网有功、无功电压，所述第三PI调节器、第四PI调节器的输出端连接；第五加法器、第六加法器的输出端，电压限幅指标的输出端均与内环故障穿越单元连接，且内环故障穿越单元的第一输出端生成的反馈输出有功电压、第二输出端生成的反馈输出无功电压分别与坐标转换单元的输入端连接；坐标转换单元的输出端输出反馈输出电压的三相信号。
[0020]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术中的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法及换流器，能够通过生成故障穿越约束条件，对新能源发电系统的有功量指标和无功量指标的综合叠加结果进行限制，从而实现了新能源并网过程中的故障穿越。本专利技术方法简单、构思巧妙，能够良好的适应于现有技术中的各类并网控制方法，具有
良好的兼容能力，同时有效的调节了新能源并网换流器的综合电压、电流指标，实现了新能源发电系统并网过程中的稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，基于新能源并网换流器的无功限幅生成故障穿越约束条件；步骤2，基于所述无功限幅度对新能源发电系统的有功量指标、无功量指标的正交叠加结果进行判定，以判定所述新能源并网换流器的并网故障状态；步骤3，当所述新能源并网换流器处于所述并网故障状态时，对所述正交叠加结果进行调节，以实现所述新能源并网逆变器的故障穿越。2.根据权利要求1中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：所述故障穿越条件中包括电压限幅和电流限幅。3.根据权利要求2中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：所述电压限幅V
max
基于所述新能源发电系统的稳态直流电压V
dcm
获取，并且有4.根据权利要求2中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：所述电流限幅度基于所述新能源发电系统的特性预先设定。5.根据权利要求2中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：所述有功量指标包括所述新能源发电系统并网点的并网有功电压、并网有功电流；所述无功量指标包括所述新能源发电系统并网点的并网无功电压、并网无功电流。6.根据权利要求5中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：所述正交叠加结果为所述有功量指标和所述无功量指标相位相差90度时的叠加向量。7.根据权利要求6中所述的一种具备故障穿越能力的新能源并网控制方法，其特征在于：当所述叠加向量的模小于或等于所述故障穿越条件时，不对所述叠加向量进行调节；当所述叠加向量的模大于所述故障穿越条件时，将所述叠加向量的模限制在所述故障穿越条件上。8.一种换流器，其特征在于：所述换流器用于实现权利要求1
‑
7任意一项中所述方法的步骤；并且，所述换流器包括外环控制模块和内环控制模块；其中，所述外环控制模块，基于所述新能源发电系统的参考电压、实际并网电压，获取所述新能源发电系统的参考电流，并且，所述参考电流符合所述故障穿越条件；所述内环控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，李江鹏，田坤，耿天翔，王运，苏波，蒙飞，张静忠，孙阳，常鹏，赵磊，田波，李金东，杨宏，杨龙，李高杰，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司，
类型：发明
国别省市：