【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源并网控制，具体涉及一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法和系统。
技术介绍
1、传统化石能源的短缺以及二氧化碳的过量排放，也导致能源利用与环境保护之间的矛盾日益突出。为了应对不断增长的能源需求，分布式发电和逆变器并网技术应运而生。作为可再生能源与电网的并网接口，逆变器可以将直流电汇流后，转换为交流电输出，因而受到了广泛运用。作为逆变器的一种常用拓扑结构，虚拟同步逆变器引入了虚拟惯量和阻尼，使得自身存在一定的惯性和阻尼功率振荡能力。
2、与同步机类似，虚拟同步逆变器常用于并网发电，但是同时也存在与其一样的暂态稳定性问题。当电网发生短路故障等严重的暂态故障时，网侧电压将会发生大幅跌落，在逆变器中会产生较大的故障冲击电流。然而逆变器的过流能力较弱，过大的冲击电流可能会烧毁逆变器，严重威胁电网的安全稳定运行。因此，需要提出一种深度故障下的虚拟同步逆变器故障穿越控制方法，在实现限流控制的同时，改善逆变器自身的暂态稳定性能，并保证电网故障期间逆变器能够不脱网运行。现有技术研究多为仅考虑故障限流控制策略，亦或是改善深度故障下逆变器的暂态稳定性能，而同时考虑到逆变器限流控制和暂态稳定性能改善的研究较少。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在解决现有基于虚拟同步逆变器故障穿越控制的技术而言，大部分现有技术多从单一方面进行考虑，较少技术同时考虑逆变器在故障穿越期间的限流控制和暂态稳定性能的改善的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方
3、第一方面，本专利技术提供一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
4、建立虚拟同步逆变器模型，虚拟同步逆变器模型中包括了虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分；
5、实时检测虚拟同步逆变器输出的电容电压，判断电网是否发生深度故障；
6、建立虚拟阻抗限流控制策略；
7、对虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分进行改进，解除该部分与电压电流环之间的耦合关系，得到改进的虚拟同步逆变器模型；
8、当电网发生深度故障时，基于改进的虚拟同步逆变器模型和虚拟阻抗限流控制策略实现深度故障下虚拟同步逆变器故障穿越控制。
9、进一步的，虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分的表达式，具体如下：
10、
11、其中，rf、lf和cf分别为线路电阻和滤波电感电容，rg和lg为网侧线路等效阻抗，j和kv为虚拟同步逆变器的虚拟惯量，dp和dq分别为逆变器p-f环和q-v环的下垂系数，ω0和ω分别为p-f环的参考角频率和输出角频率，t0和tem为p-f环的参考转矩和输出转矩，p0和q0分别为逆变器的参考有功和无功功率，q为逆变器的实际输出无功功率，e0和e分别为逆变器的额定和实际输出的电压幅值，uabc和iabc分别为逆变器输出的三相电容电压和电感电流，ivd和ivq分别为电压环输出的dq轴参考电流，vid和viq分别为电压环输出的dq轴参考电压，θ为p-f环输出pwm所需的调制角。
12、进一步的，基于虚拟同步逆变器输出的电容电压判断电网是否发生深度故障，具体按照下式判断：
13、
14、其中，uamp是逆变器输出电容电压幅值，ug为额定电网电压幅值大小，若满足上述关系可以认定此时电网发生深度故障。
15、进一步的，在虚拟阻抗限流控制策略中，虚拟阻抗实施限流控制的表达式如下：
16、
17、
18、其中，rv和xv分别为虚拟阻抗的电阻和电抗，kvr和kvx分别为虚拟阻抗的限负荷阻抗比例增益和线路阻抗比，id和iq分别为虚拟同步逆变器dq轴的电感电流，imax为通过虚拟阻抗设定的电流限幅值，uvd和uvq为虚拟阻抗上产生的等效压降。
19、进一步的，在改进的虚拟同步逆变器模型中，p-f环和q-v环部分输出的dq轴参考电压，具体如下：
20、
21、其中，vdref和vqref分别为改进p-f环和q-v环部分输出的dq轴参考电压，ud和uq分别为虚拟同步逆变器dq轴的滤波电容电压，id和iq分别为虚拟同步逆变器dq轴的电感电流，vc为三相滤波电容电压幅值，lf为滤波电感，p0为虚拟同步逆变器的参考有功功率，tem为p-f环的输出转矩，w0为p-f环的参考角频率，dp为p-f环的下垂系数，j为虚拟同步逆变器的第一虚拟惯量，w为p-f环的输出角频率，q0为虚拟同步逆变器的无功功率，q为虚拟同步逆变器的实际输出无功功率，dq为q-v环的下垂系数，kv为虚拟同步逆变器的第一虚拟惯量，s为拉普拉斯算子。
22、第二方面，本专利技术提供一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，包括：
23、虚拟同步逆变器模型单元，用于存储建立虚拟同步逆变器模型，虚拟同步逆变器模型中包括了虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分；
24、故障判断单元，用于实时检测虚拟同步逆变器输出的电容电压，判断电网是否发生深度故障；
25、限流控制单元，用于存储建立虚拟阻抗限流控制策略；
26、改进虚拟同步逆变器模型单元，用于存储对虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分进行改进，解除该部分与电压电流环之间的耦合关系，得到改进的虚拟同步逆变器模型；
27、故障穿越控制单元，用于当电网发生深度故障时，基于改进的虚拟同步逆变器模型和虚拟阻抗限流控制策略实现深度故障下虚拟同步逆变器故障穿越控制。
28、进一步的，在虚拟同步逆变器模型单元中，虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分的表达式，具体如下：
29、
30、其中，rf、lf和cf分别为线路电阻和滤波电感电容，rg和lg为网侧线路等效阻抗，j和kv为虚拟同步逆变器的虚拟惯量，dp和dq分别为逆变器p-f环和q-v环的下垂系数，ω0和ω分别为p-f环的参考角频率和输出角频率，t0和tem为p-f环的参考转矩和输出转矩，p0和q0分别为逆变器的参考有功和无功功率，q为逆变器的实际输出无功功率，e0和e分别为逆变器的额定和实际输出的电压幅值，uabc和iabc分别为逆变器输出的三相电容电压和电感电流，ivd和ivq分别为电压环输出的dq轴参考电流，vid和viq分别为电压环输出的dq轴参考电压，θ为p-f环输出pwm所需的调制角。
31、进一步的，在故障判断单元中，基于虚拟同步逆变器输出的电容电压判断电网是否发生深度故障，具体按照下式判断：
32、
33、其中，uamp是逆变器输出电容电压幅值，ug为额定电网电压幅值大小，若满足上述关系可以认定此时电网发生深度故障。
34、进一步的，在限流控制单元中，对于虚拟阻抗限流控制策略，虚拟阻抗实施限流控制的表达式如下：
35、
36、
37、其中，rv和xv分别为虚拟阻抗的电阻和电抗，kvr本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，所述虚拟同步逆变器中的P-f环和Q-V环部分的表达式，具体如下：
3.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，基于虚拟同步逆变器输出的电容电压判断电网是否发生深度故障，具体按照下式判断：
4.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，在所述虚拟阻抗限流控制策略中，虚拟阻抗实施限流控制的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，在改进的所述虚拟同步逆变器模型中，P-f环和Q-V环部分输出的dq轴参考电压，具体如下：
6.一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，其特征在于，在所述虚拟同步逆变器模型单元中，所述虚拟同步逆变器中的P-f环和Q-V环部分的表达式，具体如下：
8.根据权利要求
9.根据权利要求6所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，其特征在于，在所述限流控制单元中，对于所述虚拟阻抗限流控制策略，虚拟阻抗实施限流控制的表达式如下：
10.根据权利要求6所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，其特征在于，在所述改进虚拟同步逆变器模型单元中，对于改进的所述虚拟同步逆变器模型，P-f环和Q-V环部分输出的dq轴参考电压，具体如下：
...【技术特征摘要】
1.一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，所述虚拟同步逆变器中的p-f环和q-v环部分的表达式，具体如下：
3.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，基于虚拟同步逆变器输出的电容电压判断电网是否发生深度故障，具体按照下式判断：
4.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，在所述虚拟阻抗限流控制策略中，虚拟阻抗实施限流控制的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的虚拟同步逆变器深度故障穿越控制方法，其特征在于，在改进的所述虚拟同步逆变器模型中，p-f环和q-v环部分输出的dq轴参考电压，具体如下：
6.一种虚拟同步逆变器深度故障穿越控制系统，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨昆，向真，刘超，蔡仲启，曹健，郭晓燕，林桂辉，侯祖锋，贺永佳，胡大朋，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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