一种功率变换器的构网控制方法和功率变换器技术

一种功率变换器的构网控制方法，应用在功率变换器，功率变换器包括变换电路，变换电路的输入端连接直流源，输出端连接电力系统。功率变换器检测变换电路的输出电压，并在输出电压的幅值超出设定电压范围时，控制变换电路输出第一无功功率。变换电路通过改变输出无功功率的方式，实现对电力系统电压的快速支撑。功率变换器根据设定电压范围的上限电压或下限电压计算出无功功率，尽最大能力对电力系统的电压支撑，使得电力系统运行在正常电压范围内。功率变换器让上限无功功率或下限无功功率与原始无功功率进行竞争，并输出竞争无功功率。通过竞争的方式实现功率变换器在电压控制和无功功率控制模式之间无缝切换，不会对电力系统造成冲击。系统造成冲击。系统造成冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种功率变换器的构网控制方法和功率变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种功率变换器的构网控制方法和功率变换器。

技术介绍

[0002]近些年来，全球的温度不断地上升。为了降低碳排放，新能源和储能设备的广泛应用成为未来的发展趋势。通常情况下，新能源和储能设备中的能量无法直接利用，必须转换成电能供给人类使用。例如，光伏发电系统是将太阳能转换成电能，风力发电系统是将风能转换成电能。
[0003]在构建以新能源为主体的新型电力系统的过程中，新能源是电力系统的主体电源，煤电降为辅助性能源。未来的新型电力系统将是由高比例电力电子设备组成的系统。但是，新型电力系统的新能源电力电子设备存在强波动性和弱支撑性，造成电力系统的电压容易波动，严重影响电力系统运行的安全性和可靠性。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的问题，本申请的实施例中提供了一种功率变换器的构网控制方法和功率变换器。电力系统的电压波动时，功率变换器可以快速地对电力系统的电压支撑，并且可以尽最大能力对电力系统电压进行支撑，使得功率变换器可以运行在正常电压范围内。通过竞争的方式输出实现功率变换器在电压控制和无功功率控制模式之间无缝切换，不会对电力系统造成冲击。
[0005]为此，本申请的实施例中采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种功率变换器的构网控制方法，应用在功率变换器，所述功率变换器包括变换电路，所述变换电路的输入端用于连接直流源，输出端用于连接电力系统，包括：检测所述变换电路的输出端的输出电压；在所述输出电压的幅值大于设定电压范围的上限电压或小于所述设定电压范围的下限电压时，控制所述变换电路输出第一无功功率；所述上限电压为所述设定电压范围的最大电压值，所述下限电压为所述设定电压范围的最小电压值，所述第一无功功率是指让所述变换电路输出端的输出电压的幅值处在所述设定电压范围的无功功率。
[0007]在该实施方式中，功率变换器确定变换电路的输出端的输出电压的幅值超出设定电压范围后，可以根据设定电压范围，控制变换电路输出对应的无功功率。功率变换器通过无功功率的方式，实现快速地对电力系统的电压支撑。并且，功率变换器根据设定电压范围的上限电压或下限电压计算出无功功率，实现尽最大能力对电力系统的电压支撑，使得电力系统可以运行在正常电压范围内。
[0008]在一种实施方式中，所述在所述输出电压的幅值大于设定电压范围的上限电压或小于所述设定电压范围的下限电压时，控制所述变换电路输出第一无功功率，包括：根据所述上限电压计算出上限无功功率，以及根据所述下限电压计算出下限无功功率；根据所述
上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率；所述竞争无功功率为所述上限无功功率、所述下限无功功率和所述上级调度的无功功率中的一个；根据所述竞争无功功率，控制所述变换电路输出所述第一无功功率。
[0009]在该实施方式中，功率变换器让上限无功功率或下限无功功率与上级调度的无功功率进行竞争，并输出竞争无功功率。通过竞争的方式实现功率变换器在电压控制和无功功率控制模式之间无缝切换，不会对电力系统造成冲击。
[0010]在一种实施方式中，所述根据所述上限电压计算出上限无功功率，包括：在所述输出电压的幅值大于所述上限电压时，根据所述上限电压计算出第二无功功率；对所述第二无功功率对应的电压的幅值进行限制，并计算出所述上限无功功率。
[0011]在该实施方式中，功率变换器确定电力系统的电压大于设定电压范围的上限电压时，可以根据上限电压计算出支撑电力系统的稳定电压的无功功率，以便功率变换器通过输出无功功率的方式实现对电力系统的电压支撑。
[0012]在一种实施方式中，所述根据所述下限电压计算出下限无功功率，包括：在所述输出电压的幅值小于所述下限电压时，根据所述下限电压计算出第三无功功率；对所述第三无功功率对应的电压的幅值进行限制，并计算出所述下限无功功率。
[0013]在该实施方式中，功率变换器确定电力系统的电压低于设定电压范围的下限电压时，可以根据下限电压计算出支撑电力系统的稳定电压的无功功率，以便功率变换器通过输出无功功率的方式实现对电力系统的电压支撑。
[0014]在一种实施方式中，所述根据所述上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率，包括：选择出所述上限无功功率与所述上级调度的无功功率中数值小的无功功率，作为上限竞争无功功率；选择出所述上限竞争无功功率与所述下限无功功率中数值大的无功功率，作为所述竞争无功功率。
[0015]在一种实施方式中，所述根据所述上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率，包括：选择出所述下限无功功率与所述上级调度的无功功率中数值大的无功功率，作为下限竞争无功功率；选择出所述下限竞争无功功率与所述上限无功功率中数值小的无功功率，作为所述竞争无功功率。
[0016]在一种实施方式中，还包括：在所述输出电压的幅值处在所述设定电压范围时，控制所述变换电路输出所述上级调度的无功功率。
[0017]在该实施方式中，功率变换器确定电力系统的电压处在设定电压范围外时，说明电力系统的电压波动比较大。功率变换器执行电压控制功能，为电力系统输出无功功率以支撑电压。
[0018]在一种实施方式中，还包括：当所述变换电路的输出电压的幅值处在所述上限电压或所述下限电压的时间超过第一设定时间时，保持所述竞争无功功率的数值不变。
[0019]在该实施方式中，确定输出电压的幅值稳定在上限电压或下限电压的时间超过第一设定时间时，功率变换器可以冻结输出的竞争无功功率，使得电力系统保持稳定运行。同时，功率变换器可以避免出现多个功率变换器之间因为电压控制出现的环流的问题。
[0020]在一种实施方式中，还包括：当所述变换电路的输出电压的幅值处在所述上限电压或所述下限电压的时间超过第二设定时间时，控制所述变换电路输出所述上级调度的无功功率或按照预设函数控制所述变换电路输出其它无功功率；所述第二设定时间大于第一
设定时间。
[0021]在该实施方式中，功率变换器为电力系统输出电压支撑时间超过第二设定时间后，没有进入电压控制模式，并输出上级调度的无功功率或由预设函数生成的无功功率，可以避免电力系统的无功功率的需求由少数几台功率变换器承担，降低了功率变换器的可靠性。
[0022]在一种实施方式中，在所述根据所述上限电压计算出上限无功功率，以及根据所述下限电压计算出下限无功功率之前，还包括：检测所述变换电路的输出端的输出电流；在所述输出电流大于设定电流阈值时，根据预设函数获取动态虚拟阻抗和动态虚拟电阻。
[0023]在该实施方式中，电力系统的电压出现较大的扰动时，变换电路的输出端的输出电流可能出现饱和的情况，导致功率变换器控制失稳。功率变换器在电力系统出现扰动后，功率变换器将投入动态虚拟阻抗，避免功率变换器出现饱和现象。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率变换器的构网控制方法，应用在功率变换器，其特征在于，所述功率变换器包括变换电路，所述变换电路的输入端用于连接直流源，输出端用于连接电力系统，所述方法，包括：检测所述变换电路的输出端的输出电压；在所述输出电压的幅值大于设定电压范围的上限电压或小于所述设定电压范围的下限电压时，控制所述变换电路输出第一无功功率；所述上限电压为所述设定电压范围的最大电压值，所述下限电压为所述设定电压范围的最小电压值，所述第一无功功率是指让所述变换电路输出端的输出电压的幅值处在所述设定电压范围的无功功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述输出电压的幅值大于设定电压范围的上限电压或小于所述设定电压范围的下限电压时，控制所述变换电路输出第一无功功率，包括：根据所述上限电压计算出上限无功功率，以及根据所述下限电压计算出下限无功功率；根据所述上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率；所述竞争无功功率为所述上限无功功率、所述下限无功功率和所述上级调度的无功功率中的一个；根据所述竞争无功功率，控制所述变换电路输出所述第一无功功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上限电压计算出上限无功功率，包括：在所述输出电压的幅值大于所述上限电压时，根据所述上限电压计算出第二无功功率；对所述第二无功功率对应的电压的幅值进行限制，并计算出所述上限无功功率。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述下限电压计算出下限无功功率，包括：在所述输出电压的幅值小于所述下限电压时，根据所述下限电压计算出第三无功功率；对所述第三无功功率对应的电压的幅值进行限制，并计算出所述下限无功功率。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率，包括：选择出所述上限无功功率与所述上级调度的无功功率中数值小的无功功率，作为上限竞争无功功率；选择出所述上限竞争无功功率与所述下限无功功率中数值大的无功功率，作为所述竞争无功功率。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述上限无功功率、所述下限无功功率和上级调度的无功功率之间关系，选择竞争无功功率，包括：选择出所述下限无功功率与所述上级调度的无功功率中数值大的无功功率，作为下限竞争无功功率；选择出所述下限竞争无功功率与所述上限无功功率中数值小的无功功率，作为所述竞争无功功率。
7.根据权利要求1
‑
6任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：在所述输出电压的幅值处在所述设定电压范围时，控制所述变换电路输出所述上级调度的无功功率。8.根据权利要求1
‑
7任意一项所述的方法，其特征在于，还包括：当所述变换电路的输出电压的幅值处在所述上限电压或所述下限电压的时间超过第一设定时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明权，辛凯，刘云峰，徐飞，屈子森，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：