【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏发电装置，尤其是涉及一种新能源发电并网装置控制结构识别方法及系统。
技术介绍
1、随着大规模新能源开发利用，新能源并网系统稳定性问题日益凸出，宽频带振荡问题频繁发生，严重影响系统安全和新能源高效消纳。近年来，阻抗分析法成为分析和解决大规模新能源并网振荡问题的重要方法，新能源发电控制特性对新能源端口阻抗和系统稳定性产生重要影响。
2、而新能源变流器制造商因技术保密，一般不会公开变流器所采用的控制结构，即存在黑/灰箱问题，这给新能源发电与电网交互影响机理分析、提升系统稳定性控制优化方案制定带来技术挑战。亟需识别新能源发电控制方式，构建控制透明且能准确反映新能源实际运行特性的结构化电磁暂态模型。
3、针对提升新能源发电并网装置的并网振荡问题，现有方法一方面通过对控制参数优化实现装置端口阻抗特性重塑，消除系统存在的振荡风险，提升系统稳定性。另一方面，考虑到装置动态响应特性要求，控制参数优化裕度受限时，提出采用控制结构改进来提升系统稳定性，包括有源阻尼控制、虚拟阻抗控制。由于新能源发电并网装置型号多、控制方式和控制参数差异大，给实际装置的控制识别带来难度。
4、现有新能源发电并网装置根据端口阻抗数据，通过采用优化拟合算法，识别黑盒装置的控制参数。现有方法存在以下局限性问题：
5、(1)依据典型控制结构识别控制参数，未考虑不同型号发电装置特性差异；(2)当实际装置控制与典型控制结构不一致时，控制参数识别为盲目寻优，优化拟合算法出现不收敛；(3)仅关注控制参数识别而未关注控制结
6、控制结构识别是控制参数拟合的前提与基础，是构建透明且准确电磁暂态仿真模型的关键。因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的新能源发电并网装置的控制结构识别方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种新能源发电并网装置控制结构识别方法及系统，以解决现有技术不能准确识别新能源发电并网装置控制结构的技术问题。所述新能源发电并网装置包括新能源发电并网装置。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种新能源发电并网装置控制结构识别方法，包括：
4、扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗zscan(fp)；根据交流阻抗zscan(fp)，计算判断新能源发电并网装置有无采用有源阻尼控制，获得第一控制结构识别结果；建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗zcal(fp)；建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系；构建交流阻抗zcal(fp)与测量结果误差目标函数，根据建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系，获得误差目标函数最小值j；比较误差目标函数最小值j与预设阈值jset的关系，判断新能源发电并网装置虚拟阻抗控制采用情况，获得第二控制结构识别结果；根据第一控制结构识别结果和第二控制结构识别结果，重新建立考虑整体控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取修正交流阻抗zmod(fp)；构建修正交流阻抗zmod(fp)与测量结果的修正误差目标函数，再采用参数优化算法，使得误差目标函数最小，识别得到新能源发电并网装置的电流环控制带宽、相位裕度、有源阻尼控制参数和虚拟阻抗控制参数。
5、第二方面，本专利技术提供一种新能源发电并网装置控制结构识别装置，包括：
6、第一扫频模块，用于扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗zscan(fp)；第一识别模块，用于根据交流阻抗zscan(fp)，计算判断新能源发电并网装置有无采用有源阻尼控制，获得第一控制结构识别结果；第二扫频模块，用于建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗zcal(fp)；建立模块，用于建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系；构建模块，用于构建交流阻抗zcal(fp)与测量结果误差目标函数，根据建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系，获得误差目标函数最小值j；第二识别模块，用于比较误差目标函数最小值j与预设阈值jset的关系，判断新能源发电并网装置虚拟阻抗控制采用情况，获得第二控制结构识别结果；修正模块，用于根据第一控制结构识别结果和第二控制结构识别结果，重新建立考虑整体控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取修正交流阻抗zmod(fp)；第三识别模块，用于构建修正交流阻抗zmod(fp)与测量结果的修正误差目标函数，再采用参数优化算法，使得误差目标函数最小，识别得到新能源发电并网装置的电流环控制带宽、相位裕度、有源阻尼控制参数和虚拟阻抗控制参数。
7、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法。
8、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法。
9、相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
10、针对新能源发电黑盒装置控制识别难题，由于实际装置控制结构多种多样、运行特性复杂，现有专利技术基于典型控制结构识别控制参数，当实际装置控制与典型控制结构不一致时，控制参数识别为盲目寻优，导致参数识别的无效性或低效性，不能真实反映实际装置的控制特性。本专利技术提供一种新能源发电并网装置控制结构识别方法，通过电压扰动信号注入测量黑盒装置交流阻抗，根据谐振频率点附近阻抗阻尼变化率识别黑盒装置有源阻尼控制结构；然后，依据典型控制结构建立阻抗解析结果，根据电流环控制带宽和相位裕度极限取值范围内阻抗解析结果与黑盒装置阻抗测量结果拟合误差大小，识别黑盒装置虚拟阻抗控制结构；最后，根据装置整体控制结构建立修正阻抗解析结果，通过优化算法将修正阻抗解析结果与黑盒装置交流阻抗拟合，识别得到黑盒装置电流环控制、有源阻尼控制、虚拟阻抗控制的控制参数，完成控制识别。本专利技术为识别黑盒装置控制，首先提出控制结构识别方法，准确识别黑盒装置采用的控制结构，在此基础上识别控制参数，准确有效获取黑盒装置控制结构及参数，便于搭建黑盒装置的电磁暂态白盒模型，高效分析多工况下实际装置的运行特性。
11、针对新能源发电黑盒装置控制识别难题，采用本专利技术所述方法，能够准确识别黑盒装置所采用的有源阻尼和虚拟阻抗控制结构，在此基础上，提升电流环、有源阻尼和虚拟阻抗控制参数识别精度。基于识别结果，能够搭建与黑盒装置控制特性一致、控制结构透明、控制参数准确的电磁暂态白盒模型，真实高效反映实际黑盒装置运行特性，更具通用性、普适性和工程实用价值，为新能源发电并网稳定性分析以及基于控制优化提升系统稳定性的关键技术研究提供重大支撑。
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1.一种新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗Zscan(fp)的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述根据交流阻抗Zscan(fp)，计算判断新能源发电并网装置有无采用有源阻尼控制，获得第一控制结构识别结果的步骤，具体包括：
4.根据权利要求3所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，谐振频率点fR通过以下步骤获得：
5.根据权利要求3所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗Zcal(fp)的步骤中，典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型包括：直流电压环控制、锁相环、电流环控制；所述锁相环具体为三相并网电压va、vb、vc经由abc→dq的Park变换，得到d、q轴电压分量vd、vq，q轴电压分量输入到锁相环控制器HPLL(
6.根据权利要求5所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗Zcal(fp)的步骤，具体包括：
7.根据权利要求6所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立交流阻抗Zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系的步骤，具体包括：
8.根据权利要求7所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述构建交流阻抗Zcal(fp)与测量结果误差目标函数，根据建立交流阻抗Zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系，获得误差目标函数最小值J的步骤，具体包括：
9.根据权利要求8所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述比较误差目标函数最小值J与预设阈值Jset的关系，判断新能源发电并网装置虚拟阻抗控制采用情况，获得第二控制结构识别结果的步骤，具体包括：
10.根据权利要求9所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述根据第一控制结构识别结果和第二控制结构识别结果，重新建立考虑整体控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取修正交流阻抗Zmod(fp)的步骤中，具体包括：
11.根据权利要求10所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述构建修正交流阻抗Zmod(fp)与测量结果的修正误差目标函数，再采用参数优化算法，使得误差目标函数最小，识别得到新能源发电并网装置的电流环控制带宽、相位裕度、有源阻尼控制参数和虚拟阻抗控制参数的步骤，具体包括：
12.一种新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，第一扫频模块扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗Zscan(fp)的步骤，具体包括：
14.根据权利要求13所述的新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，第一识别模块根据交流阻抗Zscan(fp)，计算判断新能源发电并网装置有无采用有源阻尼控制，获得第一控制结构识别结果的步骤，具体包括：
15.根据权利要求14所述的新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，谐振频率点fR通过以下步骤获得：
16.根据权利要求14所述的新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，第二扫频模块建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗Zcal(fp)的步骤中，典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型包括：直流电压环控制、锁相环、电流环控制；所述锁相环具体为三相并网电压va、vb、vc经由abc→dq的Park变换，得到d、q轴电压分量vd、vq，q轴电压分量输入到锁相环控制器HPLL(s...
【技术特征摘要】
1.一种新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗zscan(fp)的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述根据交流阻抗zscan(fp)，计算判断新能源发电并网装置有无采用有源阻尼控制，获得第一控制结构识别结果的步骤，具体包括：
4.根据权利要求3所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，谐振频率点fr通过以下步骤获得：
5.根据权利要求3所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗zcal(fp)的步骤中，典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型包括：直流电压环控制、锁相环、电流环控制；所述锁相环具体为三相并网电压va、vb、vc经由abc→dq的park变换，得到d、q轴电压分量vd、vq，q轴电压分量输入到锁相环控制器hpll(s)，产生锁相角θpll；所述直流电压环控制具体为，直流电压vdc与直流电压参考指令vdcref的差值，输入到直流电压环控制器hvdc(s)，产生d轴电流参考指令idref；所述电流环控制具体为，并网逆变器三相交流电流iga、igb、igc经由abc→dq的park变换，得到d、q轴电流分量igd、igq；d、q轴电流参考指令igdref、igqref与d、q轴电流分量igd、igq的差值，输入到电流环控制器hgi(s)，并且经过电流解耦系数kgd作用后，输出到dq→abc的反park变换，经由pwm环节，产生pwm信号。
6.根据权利要求5所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立典型控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取典型控制结构下的新能源发电并网装置的交流阻抗zcal(fp)的步骤，具体包括：
7.根据权利要求6所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系的步骤，具体包括：
8.根据权利要求7所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述构建交流阻抗zcal(fp)与测量结果误差目标函数，根据建立交流阻抗zcal(fp)与电流环控制带宽和相位裕度间映射关系，获得误差目标函数最小值j的步骤，具体包括：
9.根据权利要求8所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述比较误差目标函数最小值j与预设阈值jset的关系，判断新能源发电并网装置虚拟阻抗控制采用情况，获得第二控制结构识别结果的步骤，具体包括：
10.根据权利要求9所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述根据第一控制结构识别结果和第二控制结构识别结果，重新建立考虑整体控制结构下的新能源发电并网装置的模型，获取修正交流阻抗zmod(fp)的步骤中，具体包括：
11.根据权利要求10所述的新能源发电并网装置控制结构识别方法，其特征在于，所述构建修正交流阻抗zmod(fp)与测量结果的修正误差目标函数，再采用参数优化算法，使得误差目标函数最小，识别得到新能源发电并网装置的电流环控制带宽、相位裕度、有源阻尼控制参数和虚拟阻抗控制参数的步骤，具体包括：
12.一种新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，包括：
13.根据权利要求12所述的新能源发电并网装置控制结构识别装置，其特征在于，第一扫频模块扫频测量新能源发电并网装置的交流阻抗zscan(fp)的步骤，具体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：马俊华，王伟胜，李光辉，何国庆，周杨，肖云涛，刘纯，雷雨，甄妮，郭梓暄，刘可可，高彩云，高丽萍，余芳芳，王俊，
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：
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