一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统，包括：基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数；基于所述电流分配系数对限幅环节进行改进，确定限幅环节输出的内环电流参考值，以基于限幅环节输出的内环电流参考值进行控制，增强VSC的暂态稳定性。本发明专利技术在明确了大扰动下易于触发的限幅环节对暂态稳定的影响的机理上，通过附加电流分配系数的方法，改变限幅后d轴与q轴电流的分配，能够有效地提升GFM

【技术实现步骤摘要】
一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及构网型变流器
，并且更具体地，涉及一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着新能源发电的不断发展，我国电力系统的电源结构发生了显著变化，传统同步发电设备的占比逐渐减小，而以电压源型变流器(voltage source converter,VSC)接口的电力电子电源渗透率不断升高，进一步挖掘基于VSC的电力电子电源的潜能，是未来电网发展的迫切需要。近年来，构网型(grid forming,GFM)技术作为应对系统转型的一种可行方案，得到了广泛关注。区别于跟网型控制，GFM控制本质为电压源控制模式(voltage control mode,VCM)，通过功率同步的方法，自主形成端口电压幅值与相位，输出系统所需功率，实现并网同步运行。这种塑造同步机并网特性的思路，提升了以VSC接口的电力电子电源的主动支撑能力，保证了电力系统稳定性研究体系的延续，但因此无法回避传统大扰动下的暂态稳定问题。
[0003]考虑电力电子设备的硬件过流能力，实际GFM
‑
VSC系统在大扰动下的运行易于受到限幅环节的影响，急需分析具有限幅环节的GFM
‑
VSC暂态稳定特性及提出改善暂态稳定性的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统，以解决如何对限幅环节进行改进，以改善系统的暂态稳定性的问题。
[0005]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法，所述方法包括：
[0006]基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；
[0007]基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数；
[0008]基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，以基于限幅环节输出的内环电流参考值增强VSC的暂态稳定性。
[0009]优选地，其中所述基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位，包括：
[0010][0011]其中，δ0为功率外环输出相位；U
g
为电网电压幅值；U
VSC,VCM
为电压源控制模式VCM下的端口电压幅值；X
L
为线路电感；PMAX为所述系统最大功率波动值。
[0012]优选地，其中，所述基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数，包括：
[0013][0014]其中，P
T,CCM*
为电流控制模式CCM约束下的传输功率；U
VSC,CCM*
为改进后CCM下的端口电压幅值；ρ为电网电压故障程度系数；U
g
为电网电压幅值；δ
CCM*
为改进后CCM下的端口电压相位；X
L
为线路电感；I
max
为允许最大电流幅值；k
d
为电流分配系数；δ0为功率外环输出相位。
[0015]优选地，其中所述基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，包括：
[0016][0017]其中，k
d
为电流分配系数；i
Lref,d*
和i
Lref,q*
分别为dq轴下通过限幅环节后限幅环节输出的内环电流参考值；I
max
为允许最大电流幅值；i
Lref,d
和i
Lref,q
分别为dq轴下通过限幅环节前的电流内环参考值。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制系统，所述系统包括：
[0019]功率外环输出相位确定单元，用于基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；
[0020]电流分配系数确定单元，用于基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数；
[0021]限幅控制单元，用于基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，以基于限幅环节输出的内环电流参考值增强VSC的暂态稳定性。
[0022]优选地，其中所述功率外环输出相位确定单元，基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位，包括：
[0023][0024]其中，δ0为功率外环输出相位；U
g
为电网电压幅值；U
VSC,VCM
为电压源控制模式VCM下的端口电压幅值；X
L
为线路电感；PMAX为所述系统最大功率波动值。
[0025]优选地，其中所述电流分配系数确定单元，基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数，包括：
[0026][0027]其中，P
T,CCM*
为电流控制模式CCM约束下的传输功率；U
VSC,CCM*
为改进后CCM下的端口电压幅值；ρ为电网电压故障程度系数；U
g
为电网电压幅值；δ
CCM*
为改进后CCM下的端口电压相位；X
L
为线路电感；I
max
为允许最大电流幅值；k
d
为电流分配系数；δ0为功率外环输出相位。
[0028]优选地，其中所述限幅控制单元，基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，包括：
[0029][0030]其中，k
d
为电流分配系数；i
Lref,d*
和i
Lref,q*
分别为dq轴下通过限幅环节后限幅环节输出的内环电流参考值；I
max
为允许最大电流幅值；i
Lref,d
和i
Lref,q
分别为dq轴下通过限幅环节前的电流内环参考值。
[0031]基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法中任一项的步骤。
[0032]基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：
[0033]上述的计算机可读存储介质；以及
[0034]一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
[0035]本专利技术提供了一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法及系统，包括：基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数；基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，以基于限幅环节输出的内环电流参考值增强VSC的暂态稳定性。本专利技术在明确了大扰动下易于触发的限幅环节对暂态稳定的影响的机理上，通过附加电流分配系数的方法，改变限幅后d轴与q轴电流的分配，能够有效地提升GFM<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制方法，其特征在于，所述方法包括：基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数；基于所述电流分配系数对限幅环节进行改进，确定限幅环节输出的内环电流参考值，以基于限幅环节输出的内环电流参考值进行控制，增强VSC的暂态稳定性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位，包括：其中，δ0为功率外环输出相位；U
g
为电网电压幅值；U
VSC,VCM
为电压源控制模式VCM下的端口电压幅值；X
L
为线路电感；PMAX为所述系统最大功率波动值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值确定电流分配系数，包括：其中，P
T,CCM*
为电流控制模式CCM约束下的传输功率；U
VSC,CCM*
为改进后CCM下的端口电压幅值；ρ为电网电压故障程度系数；U
g
为电网电压幅值；δ
CCM*
为改进后CCM下的端口电压相位；X
L
为线路电感；I
max
为允许最大电流幅值；k
d
为电流分配系数；δ0为功率外环输出相位。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电流分配系数对限幅环节进行控制，确定限幅环节输出的内环电流参考值，包括：其中，k
d
为电流分配系数；i
Lref,d*
和i
Lref,q*
分别为dq轴下通过限幅环节后限幅环节输出的内环电流参考值；I
max
为允许最大电流幅值；i
Lref,d
和i
Lref,q
分别为dq轴下通过限幅环节前的电流内环参考值。5.一种增强构网型VSC暂态稳定的限幅控制系统，其特征在于，所述系统包括：功率外环输出相位确定单元，用于基于系统稳态下的最大功率波动值确定功率外环输出相位；电流分配系数确定单元，用于基于所述功率外环输出相位和最大功率波动值...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华东，杜毅，郑超，李文峰，赵兵，徐式蕴，杨大业，陈怡君，翟江，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：