构网型变流器匹配控制方法及系统

本发明涉及变流器匹配控制，具体涉及一种具备有功频率支撑能力的构网型变流器匹配控制方法及系统。

背景技术：

1、随着可再生能源的发展，传统的电网模式发生了变化，可再生能源通常通过逆变器接入交流电网。电力系统逐渐形成了逆变器与同步机接口并存的混合电网，特别是在一些微电网中。这种情况可能会造成很多问题，大多是同步机和逆变器之间的响应时间差造成的。传统的下垂控制广泛应用于逆变器，但它不能提供惯性，这将导致逆变器的响应时间更快。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具备有功频率支撑能力的构网型变流器匹配控制方法及系统，既具备匹配控制在同步机和逆变器并存的混合电网中更加稳定的特性，又具备下垂控制的功率频率下垂特性和频率支撑的特性。以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种构网型变流器匹配控制方法，包括：

4、采集变流器直流侧的电压实际值；

5、结合变流器直流侧电压的目标参考值、交流电网频率的目标参考值和变流器直流侧的电压实际值，计算相位；

6、采集变流器并网点处三相电压和三相电流；

7、根据采集获得的三相电压和三相电流计算变流器并网点处输入的有功功率和变流器并网点处三相电压有效值；

8、根据变流器并网点处三相电压有效值、变流器并网点处相电压有效值的目标参考值，结合交流电网的线电压幅值，得到实际调制信号幅值；

9、根据相位和实际调制信号幅值得到调制波信号，根据调制波信号和直流电流进行构网型变流器匹配控制。

10、进一步的，根据变流器直流侧电压的目标参考值、交流电网频率的目标参考值，计算得到模拟同步电机转子角速度的目标参考值以及匹配控制内环的系数；变流器直流侧的电压实际值乘以匹配控制内环的系数得到模拟同步电机转子角速度；角速度积分得到相位。

11、进一步的，计算变流器并网点处相电压有效值的目标参考值与变流器并网点处三相电压有效值之间的差值，将差值输入pi控制模块中，得到调制信号的幅度偏差补偿量。

12、进一步的，根据交流电网的线电压幅值，计算得到线电压有效值的目标参考值，得到目标调制信号幅值；目标调制信号幅值与幅度偏差补偿量的和得到实际调制信号幅值。

13、进一步的，得到调制信号的幅度偏差补偿量δμ，计算公式如下：

14、

15、其中，kp_μ为比例控制参数；ki_μ为积分控制参数；s为拉普拉斯变换中的复变量。

16、进一步的，由相位θ和调制信号幅值μ得到调制波信号为：

17、

18、进一步的，设定变流器并网点处输入的有功功率的目标参考值为ppccref，计算ppccref与变流器并网点处输入的有功功率之间的差值再乘以有功下垂系数k得到直流电压幅度偏差补偿量δvdc，将δvdc加上变流器直流侧电压的目标参考值减去变流器直流侧的电压实际值vdc输入pi控制模块中，得到直流电流的幅度偏差补偿量δis。

19、进一步的，由变流器并网点处输入的有功功率的目标参考值除以变流器直流侧电压的目标参考值得到直流电流的目标参考值isref，isref加上直流电流的幅度偏差补偿量得到直流电流。

20、进一步的，直流电流的幅度偏差补偿量δis，计算公式如下：

21、

22、其中，kp_is为比例控制参数；ki_is为积分控制参数；s为拉普拉斯变换中的复变量。

23、第二方面，本发明提供一种构网型变流器匹配控制系统，包括：

24、第一采集模块，用于采集变流器直流侧的电压实际值；

25、第一计算模块，用于结合变流器直流侧电压的目标参考值、交流电网频率的目标参考值和变流器直流侧的电压实际值，计算相位；

26、第二采集模块，用于采集变流器并网点处三相电压和三相电流；

27、第二计算模块，用于根据采集获得的三相电压和三相电流计算变流器并网点处输入的有功功率和变流器并网点处三相电压有效值；

28、第三计算模块，用于根据变流器并网点处三相电压有效值、变流器并网点处相电压有效值的目标参考值，结合交流电网的线电压幅值，得到实际调制信号幅值；

29、控制模块，用于根据相位和实际调制信号幅值得到调制波信号，根据调制波信号和直流电流进行构网型变流器匹配控制。

30、第三方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如第一方面所述的具备有功频率支撑能力的构网型变流器匹配控制方法。

31、第四方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如第一方面所述的具备有功频率支撑能力的构网型变流器匹配控制方法。

32、第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如第一方面所述的具备有功频率支撑能力的构网型变流器匹配控制方法的指令。

33、本发明有益效果：匹配控制与传统下垂控制和vsm控制相比，在同步机和逆变器并存的混合电网中更加稳定；不需要锁相环提取相位，通过用直流电压匹配同步机转子角速度模拟同步及获得角速度和相位。

34、本发明附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，根据变流器直流侧电压的目标参考值、交流电网频率的目标参考值，计算得到模拟同步电机转子角速度的目标参考值以及匹配控制内环的系数；变流器直流侧的电压实际值乘以匹配控制内环的系数得到模拟同步电机转子角速度；角速度积分得到相位。

3.根据权利要求1所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，计算变流器并网点处相电压有效值的目标参考值与变流器并网点处三相电压有效值之间的差值，将差值输入pi控制模块中，得到调制信号的幅度偏差补偿量。

4.根据权利要求3所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，根据交流电网的线电压幅值，计算得到线电压有效值的目标参考值，得到目标调制信号幅值；目标调制信号幅值与幅度偏差补偿量的和得到实际调制信号幅值。

5.根据权利要求4所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，得到调制信号的幅度偏差补偿量δμ，计算公式如下：

6.根据权利要求1所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，由相位θ和调制信号幅值μ得到调制波信号为：

7.根据权利要求1所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，设定变流器并网点处输入的有功功率的目标参考值为ppccref，计算ppccref与变流器并网点处输入的有功功率之间的差值再乘以有功下垂系数k得到直流电压幅度偏差补偿量δvdc，将δvdc加上变流器直流侧电压的目标参考值减去变流器直流侧的电压实际值vdc输入pi控制模块中，得到直流电流的幅度偏差补偿量δis。

8.根据权利要求7所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，由变流器并网点处输入的有功功率的目标参考值除以变流器直流侧电压的目标参考值得到直流电流的目标参考值isref，isref加上直流电流的幅度偏差补偿量得到直流电流。

9.根据权利要求8所述的构网型变流器匹配控制方法，其特征在于，直流电流的幅度偏差补偿量δis，计算公式如下：

10.一种构网型变流器匹配控制系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种构网型变流器匹配控制方法及系统，属于变流器匹配控制技术领域，结合变流器直流侧电压的目标参考值、交流电网频率的目标参考值和变流器直流侧的电压实际值，计算相位；根据三相电压和三相电流计算变流器并网点处输入的有功功率和变流器并网点处三相电压有效值，结合交流电网的线电压幅值，得到实际调制信号幅值；根据相位和实际调制信号幅值得到调制波信号，根据调制波信号和直流电流进行构网型变流器匹配控制。本发明匹配控制与传统下垂控制和VSM控制相比，在同步机和逆变器并存的混合电网中更加稳定；不需要锁相环提取相位，通过用直流电压匹配同步机转子角速度模拟同步及获得角速度和相位。技术研发人员：吴翔宇,许寅,刘曌,王颖,于润妮,李猛,张放,王帅杰,王思家受保护的技术使用者：北京交通大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17