一种电网模拟器的控制方法、控制装置和电网模拟器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电网模拟器的控制方法、控制装置和电网模拟器，属于电网模拟技术领域，采用改进的电压电流双闭环控制策略对电网模拟器进行控制，且改进的电压电流双闭环控制策略的改进包括如下至少一种改进；改进一：在直轴设定电压指令上叠加直轴虚拟阻抗分压量得到直轴优化电压指令，并在交轴设定电压指令上叠加交轴虚拟阻抗分压量得到交轴优化电压指令，实现线路阻抗模拟；改进二：将设定频率指令更改为同步电源摇摆方程输出频率得到电网模拟器的优化频率指令，实现同步电源的频率波动特性模拟。本发明专利技术在电压电流双闭环控制策略上做出改进，通过线路阻抗模拟和同步电源的频率波动特性模拟减小电网模拟器模拟的电网环镜和实际电网之间的差异。和实际电网之间的差异。和实际电网之间的差异。

【技术实现步骤摘要】
一种电网模拟器的控制方法、控制装置和电网模拟器


[0001]本专利技术涉及一种电网模拟器的控制方法、控制装置和电网模拟器，属于电网模拟


技术介绍

[0002]风电和光伏等新能源通过电力电子变流器设备大规模并网，对电力系统的安全稳定运行提出了重大挑战。近年来，电力系统对并网的新能源及电力电子设备涉网运行性能要求越来越完善，相关标准在故障穿越、电网适应性等方面明确了具体的技术指标。
[0003]为研究和测试新能源及电力电子设备的涉网性能，检测机构一般采用大功率电网模拟器实现各类电网故障的编程模拟，包括频率偏移、相位突变、谐波畸变、间谐波以及低电压穿越等。作者为张长春、许钒、胡治龙等在2018年发表的标题为《大功率可编程电网模拟装置的研究》的文献与作者为叶海峰、吕学增、王丽萍等在2017年发表的标题为《基于比例谐振控制的电网模拟系统设计》的文献均针对标准测试要求，提出了电网模拟器的系统设计方案和控制方法，实现了标准要求的各项电网条件模拟。
[0004]现有的电网模拟器控制方案通常针对测试标准设计，输出特性为理想电压源，选择典型的测试点输出设定的电压和频率，模拟出理想情况下的电网环境，而实际电网中会出现一些特殊情况与理想情况下的电网环境不相符，即与实际电网存在较大差异，导致新能源及电力电子设备在研究和测试涉网性能时，很难得到其在真实电网环境的涉网数据。而更接近真实的电网模拟环境对新能源高占比的区域电网或分布式电网的运行特性的分析尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电网模拟器的控制方法、控制装置和电网模拟器，用以解决现有的电网模拟器针对测试标准设计，与实际电网存在较大差异的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种电网模拟器的控制方法，采用改进的电压电流双闭环控制策略对电网模拟器中的变流器进行控制，且改进的电压电流双闭环控制策略的改进包括如下至少一种改进；
[0008]改进一：在直轴设定电压指令上叠加直轴虚拟阻抗分压量得到直轴优化电压指令，并在交轴设定电压指令上叠加交轴虚拟阻抗分压量得到交轴优化电压指令，进而实现线路阻抗模拟；直轴虚拟阻抗分压量为V
d_X
，V
d_X
＝
‑
I
d
·
R+I
q
·
X，交轴虚拟阻抗分压量为V
q_X
，V
q_X
＝
‑
I
q
·
R
‑
I
d
·
X，其中，I
d
为电网模拟器输出电流直轴分量，I
q
为电网模拟器输出电流交轴分量，R为虚拟线路电阻，X为虚拟线路感抗；直轴优化电压指令为V
′
d
，V
′
d
＝V
d
+V
d_X
，其中，V
d
为直轴设定电压指令，交轴电压优化指令为V
′
q
，V
′
q
＝V
q
+V
q_X
，V
q
为交轴设定电压指令，其中，交轴设定电压指令为0，V
′
q
＝0+V
q_X
；直轴设定电压指令和交轴设定电压指令为测试要求的电压指令；
[0009]改进二：将设定频率指令更改为同步电源摇摆方程输出频率得到电网模拟器的优化频率指令，进而实现同步电源的频率波动特性模拟；电网模拟器的优化频率指令为f，f＝0.5ω/π；同步电源摇摆方程为：其中，ω为转子角速度，ω0为转子额定速度，J为转子惯量，T
m
为机械转矩，P
e
为电磁功率，D为阻尼系数；设定频率指令为测试要求的频率指令。
[0010]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种电网模拟器的控制方法，在电压电流双闭环控制策略上做出改进，基于叠加虚拟阻抗控制实现电网线路阻抗模拟，用同步电源摇摆方程输出频率替代频率指令实现实际电网频率波动特性模拟(同步电源的频率波动特性模拟)，通过线路阻抗模拟和同步电源的频率波动特性模拟减小电网模拟器模拟的电网环镜和实际电网之间的差异，使电网模拟器模拟的电网环镜更接近真实的电网环境。本专利技术的一种的电网模拟器的控制方法，具备实际电网线路阻抗和频率波动特性模拟功能，用以完善现有电网模拟器仅模拟理想电压源的不足，为被测设备的动态检测提供更真实的模拟局部电网环境。本专利技术可应用于新能源及储能并网设备涉网检测、新能源高占比的区域电网或分布式电网的运行特性试验研究。
[0011]进一步地，测试要求的频率指令包括频率适应性测试设定频率和/或一次调频测试设定频率。
[0012]进一步地，测试要求的频率指令为一次调频测试设定频率时，同步电源摇摆方程中的机械转矩为T
m
，T
m
＝k
f
(ω0‑
ω)，其中，k
f
为调差系数。
[0013]进一步地，调差系数的取值范围为10至200。
[0014]进一步地，同步电源摇摆方程的相关参数与ω是可调节的以模拟不同的同步电源的频率波动特性，同步电源摇摆方程的相关参数包括转子额定速度，转子惯量，机械转矩以及阻尼系数。
[0015]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种电网模拟器的控制方法，通过调节同步电源摇摆方程的相关参数与ω模拟不同的同步电源的频率波动特性。
[0016]进一步地，测试要求的电压指令包括电压适应性测试设定电压和/或故障穿越测试电压指令。
[0017]进一步地，虚拟线路电阻和虚拟线路感抗是可调节的以模拟不同的线路阻抗。
[0018]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种电网模拟器的控制方法，通过调节虚拟线路电阻和虚拟线路感抗模拟不同的线路阻抗。
[0019]本专利技术的一种电网模拟器的控制装置，包括存储器和处理器，处理器用于执行存储在存储器中的计算机程序以实现如上述的电网模拟器的控制方法。
[0020]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种电网模拟器的控制装置，通过线路阻抗模拟和同步电源的频率波动特性模拟减小电网模拟器模拟的电网环镜和实际电网之间的差异，使电网模拟器模拟的电网环镜更接近真实的电网环境。
[0021]本专利技术的一种电网模拟器，包括直流电源和DC
‑
AC变流器，直流电源连接DC
‑
AC变流器的直流侧，DC
‑
AC变流器的交流侧用于连接被测设备，还包括如上述的电网模拟器的控制装置，如上述的电网模拟器的控制装置连接DC
‑
AC变流器以实现线路阻抗模拟和/或同步电源的频率波动特性模拟。
[0022]上述技术方案的有益效果为：本专利技术的一种电网模拟器，通过线路阻抗模拟和同步电源的频率波动特性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网模拟器的控制方法，其特征在于，采用改进的电压电流双闭环控制策略对电网模拟器中的变流器进行控制，且改进的电压电流双闭环控制策略的改进包括如下至少一种改进；改进一：在直轴设定电压指令上叠加直轴虚拟阻抗分压量得到直轴优化电压指令，并在交轴设定电压指令上叠加交轴虚拟阻抗分压量得到交轴优化电压指令，进而实现线路阻抗模拟；所述直轴虚拟阻抗分压量为V
d_X
，
d_X
＝
‑
I
d
·
+I
q
·
，所述交轴虚拟阻抗分压量为V
q_X
，
q_X
＝
‑
I
q
·
‑
I
d
·
，其中，I
d
为电网模拟器输出电流直轴分量，I
q
为电网模拟器输出电流交轴分量，R为虚拟线路电阻，X为虚拟线路感抗；所述直轴优化电压指令为V
d
′
，
d
′
＝V
d
+V
d_X
，其中，V
d
为直轴设定电压指令，交轴电压优化指令为V
q
′
，
q
′
＝V
q
+V
q_X
，其中，V
q
为交轴设定电压指令；
d
和V
q
为测试要求的电压指令；改进二：将设定频率指令更改为同步电源摇摆方程输出频率得到电网模拟器的优化频率指令，进而实现同步电源的频率波动特性模拟；所述电网模拟器的优化频率指令为f，＝0.5ω/π，其中，ω为转子角速度；设定频率指令为测试要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，王杨，赵小虎，史学伟，刁嘉，董文琦，杨俊丰，赵燚，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司河南许继电力电子有限公司国家电网有限公司许继电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：