一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法和系统与流程

本发明涉及新能源发电，尤其是一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法和系统。

背景技术：

1、随着风电、光伏等新能源发电在电力系统中的大规模集中接入，以传统同步发电机为主导的电力系统正逐渐发展为以电力电子变流器为主导的电力系统，低惯量和弱阻尼效应愈加明显，新能源发电系统与电力系统之间的动态交互作用以及新能源发电装备的暂态同步稳定性问题也愈加复杂和严重。这种形势下，能够模拟传统同步机惯量和阻尼特性而具备新能源主动支撑能力的构网型并网变流器已成为当下的研究热点。因此，为了提升电网对称短路故障期间构网型并网变流器的暂态同步稳定性，减小系统的暂态失稳风险，亟需进一步开展电网对称短路故障期间构网型并网变流器暂态稳定控制方法的研究。

2、文献《control of grid-forming vscs:a perspective of adaptive fast/slowinternal voltage source》(h.wu and x.wang.；ieee transactions on powerelectronics,2023,38(8):10151-10169)分析了电网对称短路故障期间构网型并网变流器的动态特性，发现故障期间构网型并网变流器快速的电压源动态特性有助于避免暂态失稳，慢速的电压源动态特性则更有利于维持构网型并网变流器的构网能力，为解决这一难题提出了一种自适应的快/慢电压源动态特性控制方法，但是该控制方法的实现所需条件较多，控制参数的选取较为困难且反复切换电压源动态特性可能导致系统出现动态响应问题。

3、文献《fernández.grid-forming control of voltage source convertersbased on the virtual-flux orientation》(j.l.rodríguez-amenedo,s.a.gómez,m.zubiaga,p.izurza-moreno,j.arza and j.d.；ieee access,2023,11:10254-10274)提出了一种通过虚拟磁通定向的构网型并网变流器控制方法，旨在保持构网型并网变流器与电网同步的同时，控制构网型并网变流器的有功功率和无功功率以及孤网模式下的机端电压，但是该方法因采取了虚拟磁通定向控制方法，因而需要精确地测量虚拟磁通，导致该控制方法在实现上较为复杂和困难。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法和系统，以在不添加额外控制装置的基础上，显著提升构网型并网变流器在电网对称短路故障期间的暂态同步稳定性。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供了一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其包括：

4、实时检测并网点q轴电压；电网对称短路故障时，响应于并网点q轴电压的变化，自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小来稳定并网点q轴电压。

5、进一步的，通过在构网型并网变流器控制系统的阻尼回路中添加自适应阻尼值的附加阻尼，来自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小。

6、进一步的，确定所述附加阻尼的自适应阻尼值的方法包括：

7、利用pi闭环控制方法，基于实时的并网点q轴电压，来计算确定所述附加阻尼的自适应阻尼值。

8、进一步的，确定所述附加阻尼的自适应阻尼值的方法包括：

9、根据下式计算附加阻尼的自适应阻尼值：

10、du＝kp|uq|+ki∫uq|dt，

11、其中，du表示自适应阻尼值，kp和ki分别为pi闭环控制方法所使用的比例系数和积分系数，为并网点q轴电压，|uq|表示并网点q轴电压的绝对值。

12、进一步的，并网点q轴电压的获取方法包括：

13、实时检测并网点三相交流电压信号；利用电网电压d轴定向方式，将实时检测的三相交流电压信号由三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，并由此获取并网点q轴电压。

14、本发明还提供了一种构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其包括：

15、采集电路，用以实时检测并网点q轴电压；

16、稳压电路，用以在电网对称短路故障时，响应于并网点q轴电压的变化，自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小来稳定并网点q轴电压。

17、进一步的，所述稳压电路通过在构网型并网变流器控制系统的阻尼回路中添加自适应阻尼值的附加阻尼，来自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小。

18、进一步的，所述稳压电路包括pi控制器和附加阻尼电路；所述稳压电路利用pi控制器，基于所述采集电路实时检测的并网点q轴电压，来调整所述附加阻尼电路增添到构网型并网变流器控制系统的阻尼回路中的附加阻尼的自适应阻尼值。

19、进一步的，所述稳压电路根据以下配置调整附加阻尼的自适应阻尼值：

20、根据下式调整附加阻尼的自适应阻尼值：

21、du＝kp|uq|+ki∫uq|dt，

22、其中，du表示自适应阻尼值，kp和ki分别为pi控制器使用的比例系数和积分系数，为并网点q轴电压，|uq|表示并网点q轴电压的绝对值。

23、进一步的，所述采集电路通过以下配置检测并网点q轴电压：

24、采集电路实时采集并网点三相交流电压信号；采集电路利用配置的转换电路将实时检测的三相交流电压信号由三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系，并由此获取并网点q轴电压。

25、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

26、本发明在电网短路故障前后不切换控制策略的基础上，通过响应并网点电压q轴分量的变化，自适应地调整构网型并网变流器的等效阻尼大小并稳定故障期间并网点电压q轴分量，最终确保电网(对称)故障期间构网型并网变流器的暂态稳定运行能力，不需要添加额外控制装置，只需要调整电网故障期间构网型并网变流器控制系统的阻尼回路，即可显著提升构网型并网变流器在电网对称短路故障期间的暂态同步稳定性，降低构网型并网变流器的暂态失稳风险。

技术特征：

1.一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其特征在于，通过在构网型并网变流器控制系统的阻尼回路中添加自适应阻尼值的附加阻尼，来自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小。

3.如权利要求2所述的构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其特征在于，确定所述附加阻尼的自适应阻尼值的方法包括：

4.如权利要求3所述的构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其特征在于，确定所述附加阻尼的自适应阻尼值的方法包括：

5.如权利要求1-4任一所述的构网型并网变流器暂态稳定控制方法，其特征在于，并网点q轴电压的获取方法包括：

6.一种构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其特征在于，

8.如权利要求7所述的构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其特征在于，

9.如权利要求8所述的构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其特征在于，所述稳压电路根据以下配置调整附加阻尼的自适应阻尼值：

10.如权利要求6-9任一所述的构网型并网变流器暂态稳定控制系统，其特征在于，所述采集电路通过以下配置检测并网点q轴电压：

技术总结本发明公开了一种构网型并网变流器暂态稳定控制方法和系统，涉及新能源发电技术领域，用以在不添加额外控制装置的基础上，显著提升构网型并网变流器在电网对称短路故障期间的暂态同步稳定性。本发明通过实时检测并网点q轴电压；在电网对称短路故障时，响应于并网点q轴电压的变化，自适应调整构网型并网变流器的等效阻尼大小来稳定并网点q轴电压，最终确保电网对称故障期间构网型并网变流器的暂态稳定运行能力，在保持装置成本的情况下，降低构网型并网变流器的暂态失稳风险。技术研发人员：李小菊,陈咏涛,刘育明,朱小军,李登峰,杨旼才,李媛,陈柳甫受保护的技术使用者：国网重庆市电力公司电力科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/12/2