基于三相三线制逆变器的电压支撑方法及系统与流程

本发明属于新能源发电并网控制，尤其涉及基于三相三线制逆变器的电压支撑方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、电压暂降是电力系统中最大的扰动，一般由系统短路产生，导致整个电网的电压不平衡；柔性交流输电(fact，flexible alternative current transmission)系统或有源滤波器等专用功率变换装置，可以很好地克服电压暂降期间出现的电压问题，并且可以通过去除负序电压来纠正电压不平衡；这种解决方案的主要缺点是采用专用功率变换装置提升电能质量，使成本大大提高。缓解电压暂降扰动的另一种选择是使用分布式发电机(dg,distributed generator)，dg系统的主要作用是发电输出到主电网，并利用系统功率裕量来实现电压支撑等辅助功能；一方面由于可用的裕量有限，使得该方案的性能要弱于专用功率变换装置；另外，进行电压支撑时，该方案只能尽量降低负序电压分量而不能完全移除该分量；但该方案的实现成本较低，从而成为当下的热门选择。

3、电网规范对dg逆变器电压暂降时的运行状态进行了规定，逆变器需要根据在公共耦合点(pcc)测量的电压，判断是否需要注入无功电流来维持电网电压；目前已存在4种注入策略，当负序电压较低时，这些策略的电压支撑效果都很好，一旦负序电压升高，各相相电压幅值明显不同，从而导致过电压问题；在三相四线功率逆变器中，由于相电压相互解耦，可以对每相独立进行无功电流注入来模拟单相控制；但因为相电压相互耦合的三相三线逆变器不能解耦，导致现有方案在三相三线逆变器中较难实现；这些策略局限于通过单一的控制输入(无功正序电流)进行电压支撑，所以难以按照实际需要调整相电压幅值。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了基于三相三线制逆变器的电压支撑方法及系统，不再用单一的控制输入，而是采用各相独立的无功相电流作为控制变量，适用于三相三线制逆变器，控制准确性更高。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了基于三相三线制逆变器的电压支撑方法。

4、基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，包括：

5、获取三相三线制逆变器的运行数据；

6、基于运行数据，计算各电压电流有效值、序电压分量及角度；

7、基于运行数据，以电网规范作为计算依据，计算待注入的无功电流值；

8、基于运行数据，根据限流策略的边界条件，计算有功功率；

9、在保证独立无功电流值注入以及输入有功功率的前提下，基于各电压电流有效值、序电压分量及角度，计算序电流分量，用于控制无功电流的注入，实现电压支撑。

10、进一步的，所述运行数据，包括逆变器交流输出侧的经滤波器后电压和电流数据、逆变器直流输入侧的电压和功率数据、公共耦合点处的电压数据。

11、进一步的，所述计算各电压电流有效值，具体为：

12、基于公共耦合点处的电压数据，计算公共耦合点处的电压有效值；

13、基于逆变器交流输出侧的电流数据，计算逆变器侧输出电流有效值。

14、进一步的，所述序电压分量及角度，获取步骤为：

15、对逆变器交流输出侧的经滤波器后电压和电流数据进行坐标变换，提取静止坐标系电压的序分量，获取序电压分量及角度。

16、进一步的，所述无功电流值，具体的计算方法如下所示：

17、

18、其中：iqx为系统待注入的无功电流，包括iqa、iqb、iqc；vx为作用点处电压，包括va、vb、vc；isat为饱和电流，vsatl为饱和电压下限，vsath为饱和电压上限，vdbl为死区电压下限，vdbh为死区电压上限，sl、sh为斜率。

19、进一步的，所述有功功率，用公式表示为：

20、

21、其中，p为有功功率，pgen为分布式发电机dg的输入功率，irated为最大逆变器电流，max(ia，ib，ic)为逆变器侧输出电流最大值。

22、进一步的，所述序电流分量，包括有功正序电流、无功正序电流以及有功负序电流、无功负序电流，分别记为ip+,iq+,ip-,iq-，具体计算公式为：

23、

24、

25、其中，p为有功功率，为序电压分量及角度，q为总无功功率，qα为α方向无功分量，qβ为β方向无功分量。

26、本发明第二方面提供了基于三相三线制逆变器的电压支撑系统。

27、基于三相三线制逆变器的电压支撑系统，包括：

28、数据获取模块，被配置为：获取三相三线制逆变器的运行数据；

29、第一计算模块，被配置为：基于运行数据，计算各电压电流有效值、序电压分量及角度；

30、第二计算模块，被配置为：基于运行数据，以电网规范作为计算依据，计算待注入的无功电流值；

31、第三计算模块，被配置为：基于运行数据，根据限流策略的边界条件，计算有功功率；

32、电流注入模块，被配置为：在保证独立无功电流值注入以及输入有功功率的前提下，基于各电压电流有效值、序电压分量及角度，计算序电流分量，用于控制无功电流的注入，实现电压支撑。

33、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法中的步骤。

34、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法中的步骤。

35、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

36、(1)本发明采用各相独立的无功相电流作为控制变量，即三相独立无功相电流控制输入用于电压支撑，根据每相相电压提供相应的无功电流；

37、(2)本发明将逆变器的有功序电流和无功序电流与系统的有功功率和无功相电流形成映射，这在以往的文献和发明中并未出现；

38、(3)本发明同时包含一种限流策略，在过电流条件下将相电流的最大幅值设置为额定电流，从而确保系统运行的安全性。

39、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述运行数据，包括逆变器交流输出侧的经滤波器后电压和电流数据、逆变器直流输入侧的电压和功率数据、公共耦合点处的电压数据。

3.如权利要求2所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述计算各电压电流有效值，具体为：

4.如权利要求1所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述序电压分量及角度，获取步骤为：

5.如权利要求1所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述无功电流值，具体的计算方法如下所示：

6.如权利要求1所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述有功功率，用公式表示为：

7.如权利要求1所述的基于三相三线制逆变器的电压支撑方法，其特征在于，所述序电流分量，包括有功正序电流、无功正序电流以及有功负序电流、无功负序电流，分别记为ip+,iq+,ip-,iq-，具体计算公式为：

8.基于三相三线制逆变器的电压支撑系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征是，包括：

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述的方法。

技术总结本发明提出了基于三相三线制逆变器的电压支撑方法及系统，涉及新能源发电并网控制技术领域，具体方案包括：获取三相三线制逆变器的运行数据；基于运行数据，计算各电压电流有效值、序电压分量及角度；基于运行数据，以电网规范作为计算依据，计算待注入的无功电流值；基于运行数据，根据限流策略的边界条件，计算有功功率；在保证独立无功电流值注入以及输入有功功率的前提下，基于各电压电流有效值、序电压分量及角度，计算序电流分量，用于控制无功电流的注入，实现电压支撑；本发明不再用单一的控制输入，而是采用各相独立的无功相电流作为控制变量，适用于三相三线制逆变器，控制准确性更高。技术研发人员：谢雨濛,李其莹,杨雷,杨坤,王震,乔东伟,王书源,徐东生受保护的技术使用者：国网山东省电力公司泰安供电公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17