【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光伏储能虚拟同步发电机并网故障，具体为一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法。
技术介绍
1、光伏储能虚拟同步发电机广泛应用于提升弱电网稳定性、频率调节及电压支撑，在弱电网故障期间其储能元件可被动应激为系统提供惯性支撑，但光伏储能虚拟同步发电机(pv-ess-vsg)故障穿越能力较弱，不同于跟网型逆变器故障期间基于pll的电网同步及限制参考电流实现故障穿越，基于虚拟同步发电机(vsg)的故障穿越策略需考虑如何限制故障期间暂态电流及在电网大扰动下功角失稳造成与电网失去同步。
2、为解决上述问题，通常采用在电流环中添加限流器、快速调整vsg虚拟电势等参数或结合虚拟导纳结构切换至电流限制控制模式以抑制低电压故障导致的换流器输出过电流问题，然而，基于过电流的vsg惯量支撑功率越限造成vsg功角失稳将使光伏电站脱网运行，因此，通常在vsg同步单元添加功角限幅器以提高换流器输出电流饱和下暂态稳定性。
3、在本专利技术中，基于同步发电机暂态稳定概念和方法(功角、功角特性曲线以及发电机励磁状态)，提出了一种故障期间保持同步的方法和计及电压跌落动态自适应限流的pv-ess-vsg低电压故障穿越策略，所提出的方案将故障期间功角锁定以防止功角失稳，并根据平衡和不平衡电压跌落深度确定故障期间功率参考量并自适应调节虚拟导纳值以间接限制换流器输出电流，此外，该方案可在故障期间为系统自动提供无功支撑并确保pv-ess-vsg系统稳定运行，适用于基于构网型控制的大型光伏电站可靠并网。
技术
1、针对现有vsg低电压故障穿越期间限流策略，本专利技术提供了一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，结合同步发电机的功角特性和励磁状态以防止vsg功角失稳，并为故障点提供所需无功功率支撑条件下限制输出电流。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，包括以下具体步骤：
3、1)当并网点发生故障，故障检测信号lvrt_flag会由0置1；
4、2)功角及虚拟电势生成层输出均锁定为额定值；
5、3)计算有功功率参考值和无功功率参考值并代入准静态控制数学模型得出虚拟电阻和虚拟电感；
6、4)更新电流控制模型中由步骤3)所得虚拟电阻和虚拟电感；
7、5)并网点故障清除，故障检测信号lvrt_flag由1置0；
8、6)故障信号lvrt_flag下降沿触发重置积分器i1，并将其初值更新为此刻同步控制层输出电角度，虚拟电势生成层输出解除锁定；
9、7)重复步骤3)和步骤4)的内容，使虚拟电阻和虚拟电感更新至稳态值。
10、进一步，步骤1)所述故障期间应补偿功率参考值公式为：
11、
12、其中和分别为故障时应输出的有功功率和无功功率参考值，和为额定视在功率和其最大值，最大值取额定值的1.1倍。u'g并网点电压标幺值，和分别为并网点电压负序分量标幺值。
13、进一步，步骤4)所述平衡电流控制中的虚拟导纳更新值公式为：
14、
15、式中rv'和l'v分别为故障期间限流下的虚拟电阻和虚拟电感更新值，和分别为励磁电动势d轴和q轴分量，和分别为并网点电压正序分量标幺值。
16、进一步，步骤3)所述计算有功功率参考值和无功功率参考值的公式为：
17、
18、其中rv和lv分别为虚拟电阻和虚拟电感，为防止变换器暂态期间因开关管通过大电流而损毁，且使其适应不同电网并提供功率支撑，按并网标准规定，故障期间以输出无功电流优先，通过环形限流器可计算有功电流参考值以保证逆变器不过流；
19、
20、上式中和均为电流内环参考值，i+为正序输出额定电流标幺值，u'g为并网点电压跌落后标幺值，为换流器在一定安全裕量下所能承受最大电流值，工程上一般取为1.1p.u.；
21、通常，故障期间换流器的无功功率补偿系数k1和k2被定义为：
22、
23、故障期间网侧换流器最大视在功率根据额定电网电压ug0及可传输的最大电流imax进行调整，其表示为：
24、
25、
26、其中为正序额定视在功率，当网侧发生不对称电压跌落时换流器输出有功pvsg和无功qvsg表达式为：
27、
28、pvsg、qvsg和分别为vsg有功、无功输出值和其正序参考值；
29、其中：
30、
31、式(9)中，po,c2,s2为有功功率的直流分量、二次余弦分量和二次正弦分量，qo,c2,s2为无功功率的直流分量、二次余弦分量和二次正弦分量，分别为网侧电压和电流正序d轴和q轴分量，分别为网侧电压和电流负序d轴和q轴分量，正负序分量按陷波器提取，陷波器传递函数如下：
32、
33、上式中s为微分算子，q为陷波器的品质因子，其值大小与具体陷波效果设计有关。
34、进一步，所述网侧发生不对称跌落故障时，由式(8)可知换流器注入电网有功功率和无功功率均出现二倍频波动，而式(9)中4个输入量难以实现对6输出量进行控制，因此将包含两个自由量，通常情况可分为两种控制模式，分别为平衡电流控制和功率恒定控制，其中平衡电流控制为抑制换流器输出负序电流分量、提高注入网侧电流平衡能力，而功率恒定控制是为抑制电网功率二倍频波动，本文主要目的是抑制负序电流分量，因此不考虑无功功率二倍频波动，此外以抑制不对称电压跌落下负序电流(令)为目标下将功率参考值与d、q轴电流关联可得：
35、
36、结合(3)、(7)以及(11)可以得故障期间虚拟导纳：
37、
38、上式中rv'和l'v为步骤4)中限流策略下虚拟电阻和虚拟电感的更新值；
39、进一步可以得到
40、
41、由式(13)可知，本专利技术在故障期间基于电压跌落程度注入正序有功电流和补偿正序无功电流实际上变为直接调节虚拟导纳大小，这种动态自适应调节虚拟导纳的方式可有效抑制故障期间暂态电流，同时抑制故障模式切换下造成的冲击电流，此外该方法同样适用于对称故障，对称故障下功率参考值根据式(7)自适应调节。
42、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：
43、(1)本专利技术所提故障期间同步方式将自适应的使vsg与电网保持同步运行，改善了传统直接冻结积分器i1同步方式弱化稳定性的缺点；
44、(2)本专利技术基于传统同步发电机功角与励磁特性进行分析，证明故障期间变有功参考值可改善换流器功角稳定，储能系统提供惯量支撑功率的前提下锁定功角与虚拟内电势以加强vsg并网故障下的穿越能力；
45、(3)本专利技术所提自适应限流方法可自动适应电压跌落值，无需设定额外的故障穿越模式，避免了模式切换时vsg控制输出量与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤1)所述故障期间应补偿功率参考值公式为：
3.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤4)所述平衡电流控制中的虚拟导纳更新值公式为：
4.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤3)所述计算有功功率参考值和无功功率参考值的公式为：
5.如权利要求4所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：所述网侧发生不对称跌落故障时，由式(8)可知换流器注入电网有功功率和无功功率均出现二倍频波动，而式(9)中4个输入量难以实现对6输出量进行控制，因此将包含两个自由量，通常情况可分为两种控制模式，分别为平衡电流控制和功率恒定控制，其中平衡电流控制为抑制换流器输出负序电流分量、提高注入网侧电流平衡能力，而功率恒定控制是为抑制电网功率二倍频波动，本文主要目的是抑制负序电流分量，因此不考虑无功
...【技术特征摘要】
1.一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤1)所述故障期间应补偿功率参考值公式为：
3.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤4)所述平衡电流控制中的虚拟导纳更新值公式为：
4.如权利要求1所述的一种基于电压跌落动态的自适应虚拟导纳限流方法，其特征在于：步骤3)所述计算有功功率参考值和无功功率参考值的公式为：
5.如权利要求4所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐元中，胡钊瑞，吴洋，张霄，杜亨昱，张予衎，余曼，叶晟宇，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。