一种构网型变流器控制方法及装置与流程

本发明涉及变流器控制，具体涉及一种构网型变流器控制方法及装置。

背景技术：

1、随着风电、光伏等可再生能源的高速发展，作为新能源并网重要接口的电力电子变流器在电力系统中的渗透率不断提高，现代电力系统的发展逐渐呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子设备的趋势。

2、目前，并网变流器大多为跟网型变流器，其通过直接控制电流实现对发电单元输出功率的精准调节，在高短路比的强电网下具有较大优势。但由于缺乏频率和电压支撑能力，跟网型变流器的大量并网会严重威胁电力系统的稳定性。为解决并网变流器缺少惯量、阻尼较弱的问题，构网型变流器被提出并展现出了对弱电网的较强适应性。现有构网型变流器控制策略中多采用双闭环pi控制器实现对虚拟同步机(vsg)生成的参考电压的跟踪，当参考电压变化速度较快时可能无法满足电压跟踪性能要求，进而影响构网型变流器一次调频速度。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，本发明提出了一种构网型变流器控制方法及装置。

2、第一方面，提供一种构网型变流器控制方法，所述构网型变流器控制方法包括：

3、基于dq参考系下的并网电流、lc型三相变流器的电容电压和电感电流确定电压输出跟踪误差量及其一阶导数；

4、基于所述电压输出跟踪误差量及其一阶导数确定匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值；

5、基于所述匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值确定dq参考系下逆变侧电压参考值；

6、将dq参考系下逆变侧电压参考值转换为abc参考系下逆变侧电压参考值，并通过pwm信号发生器生成pwm信号对构网型变流器进行控制。

7、优选的，所述电压输出跟踪误差量及其一阶导数如下：

8、

9、

10、上式中，为电压输出跟踪误差量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压，为dq参考系下的变流器参考电压，为电压输出跟踪误差量的一阶导数，mk为参考角频率矩阵，为dq参考系下的lc型三相变流器的电感电流，c为标称电容值，为dq参考系下的并网电流。

11、进一步的，所述参考角频率矩阵如下：

12、

13、上式中，ωk为参考角频率。

14、进一步的，所述参考角频率如下：

15、

16、上式中，ωk-1为上一控制周期的参考角频率，t为控制周期时长，j为转动惯量，pref为有功功率参考值，ωn为电网标称角频率，pk为变流器输出的有功功率，dp为有功-频率下垂系数。

17、进一步的，所述变流器输出的有功功率如下：

18、

19、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压d轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压q轴分量，为dq参考系下的并网电流d轴分量，为dq参考系下的并网电流q轴分量。

20、进一步的，所述dq参考系下的变流器参考电压如下：

21、

22、上式中，an为电网标称幅值，dq为无功-幅值下垂系数，qref为无功功率参考值，qk为变流器输出的无功功率，t为转置符号。

23、进一步的，所述变流器输出的无功功率如下：

24、

25、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压d轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压q轴分量，为dq参考系下的并网电流d轴分量，为dq参考系下的并网电流q轴分量。

26、进一步的，所述匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值如下：

27、

28、

29、上式中，为匹配干扰估计值x轴分量，为上一控制周期匹配干扰估计值x轴分量，为控制周期时长，λ1x2为第二匹配干扰估计值系数x轴分量，为电压输出跟踪误差量x轴分量，为电压输出跟踪误差量x轴分量估计值，为非匹配干扰估计值x轴分量，为上一控制周期非匹配干扰估计值x轴分量，λ2x2为第二非匹配干扰估计值系数x轴分量，为电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量，为电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值，x为d或q。

30、进一步的，所述电压输出跟踪误差量x轴分量估计值如下：

31、

32、所述电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值如下：

33、

34、上式中，为上一控制周期电压输出跟踪误差量x轴分量估计值，λ1x1为第一匹配干扰估计值系数x轴分量，为中间参量x轴分量，为上一控制周期dq参考系下逆变侧电压参考值x轴分量，l为标称电感值，λ2x1为第一非匹配干扰估计值系数x轴分量，为上一控制周期电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值。

35、进一步的，所述中间参量x轴分量如下：

36、

37、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压x轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电感电流x轴分量，为dq参考系下的并网电流x轴分量，为dq参考系下的并网电流x轴分量的导数。

38、进一步的，所述dq参考系下的并网电流x轴分量的导数如下：

39、

40、上式中，为上一控制周期dq参考系下并网电流x轴分量。

41、进一步的，所述dq参考系下逆变侧电压参考值如下：

42、

43、上式中，为dq参考系下逆变侧电压参考值x轴分量，α为第一系数，β为第二系数，为干扰系数，为的导数，ε为第三系数。

44、进一步的，所述干扰系数如下：

45、

46、进一步的，所述第一系数α＞0，所述第二系数β＞0，所述第三系数其中，sup为上确界函数，为非匹配干扰估计误差上界，为匹配干扰估计误差上界。

47、进一步的所述非匹配干扰估计误差上界如下：

48、

49、所述匹配干扰估计误差上界如下：

50、

51、上式中，为非匹配干扰实际值，为匹配干扰实际值。

52、第二方面，提供一种构网型变流器控制装置，所述构网型变流器控制装置包括：

53、第一确定模块，用于基于dq参考系下的并网电流、lc型三相变流器的电容电压和电感电流确定电压输出跟踪误差量及其一阶导数；

54、第二确定模块，用于基于所述电压输出跟踪误差量及其一阶导数确定匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值；

55、第三确定模块，用于基于所述匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值确定dq参考系下逆变侧电压参考值；

56、控制模块，用于将dq参考系下逆变侧电压参考值转换为abc参考系下逆变侧电压参考值，并通过pwm信号发生器生成pwm信号对构网型变流器进行控制。

57、优选的，所述电压输出跟踪误差量及其一阶导数如下：

58、

59、

60、上式中，为电压输出跟踪误差量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压，为dq参考系下的变流器参考电压，为电压输出跟踪误差量的一阶导数，mk为参考角频率矩阵，为dq参考系下的lc型三相变流器的电感电流，c为标称电容值，为dq参考系下的并网电流。

61、进一步的，所述参考角频率矩阵如下：

62、

63、上式中，ωk为参考角频率。

64、进一步的，所述参考角频率如下：

65、

66、上式中，ωk-1为上一控制周期的参考角频率，t为控制周期时长，j为转动惯量，pref为有功功率参考值，ωn为电网标称角频率，pk为变流器输出的有功功率，dp为有功-频率下垂系数。

67、进一步的，所述变流器输出的有功功率如下：

68、

69、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压d轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压q轴分量，为dq参考系下的并网电流d轴分量，为dq参考系下的并网电流q轴分量。

70、进一步的，所述dq参考系下的变流器参考电压如下：

71、

72、上式中，an为电网标称幅值，dq为无功-幅值下垂系数，qref为无功功率参考值，qk为变流器输出的无功功率，t为转置符号。

73、进一步的，所述变流器输出的无功功率如下：

74、

75、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压d轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压q轴分量，为dq参考系下的并网电流d轴分量，为dq参考系下的并网电流q轴分量。

76、进一步的，所述匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值如下：

77、

78、

79、上式中，为匹配干扰估计值x轴分量，为上一控制周期匹配干扰估计值x轴分量，为控制周期时长，λ1x2为第二匹配干扰估计值系数x轴分量，为电压输出跟踪误差量x轴分量，为电压输出跟踪误差量x轴分量估计值，为非匹配干扰估计值x轴分量，为上一控制周期非匹配干扰估计值x轴分量，λ2x2为第二非匹配干扰估计值系数x轴分量，为电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量，为电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值，x为d或q。

80、进一步的，所述电压输出跟踪误差量x轴分量估计值如下：

81、

82、所述电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值如下：

83、

84、上式中，为上一控制周期电压输出跟踪误差量x轴分量估计值，λ1x1为第一匹配干扰估计值系数x轴分量，为中间参量x轴分量，为上一控制周期dq参考系下逆变侧电压参考值x轴分量，l为标称电感值，λ2x1为第一非匹配干扰估计值系数x轴分量，为上一控制周期电压输出跟踪误差量的一阶导数x轴分量估计值。

85、进一步的，所述中间参量x轴分量如下：

86、

87、上式中，为dq参考系下的lc型三相变流器的电容电压x轴分量，为dq参考系下的lc型三相变流器的电感电流x轴分量，为dq参考系下的并网电流x轴分量，为dq参考系下的并网电流x轴分量的导数。

88、进一步的，所述dq参考系下的并网电流x轴分量的导数如下：

89、

90、上式中，为上一控制周期dq参考系下并网电流x轴分量。

91、进一步的，所述dq参考系下逆变侧电压参考值如下：

92、

93、上式中，为dq参考系下逆变侧电压参考值x轴分量，α为第一系数，β为第二系数，为干扰系数，为的导数，ε为第三系数。

94、进一步的，所述干扰系数如下：

95、

96、进一步的，所述第一系数α＞0，所述第二系数β＞0，所述第三系数其中，sup为上确界函数，为非匹配干扰估计误差上界，为匹配干扰估计误差上界。

97、进一步的，所述非匹配干扰估计误差上界如下：

98、

99、所述匹配干扰估计误差上界如下：

100、

101、上式中，为非匹配干扰实际值，为匹配干扰实际值。

102、第三方面，提供一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；

103、所述处理器，用于执行一个或多个程序；

104、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现所述的构网型变流器控制方法。

105、第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现所述的构网型变流器控制方法。

106、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

107、本发明提供了一种构网型变流器控制方法及装置，包括：基于dq参考系下的并网电流、lc型三相变流器的电容电压和电感电流确定电压输出跟踪误差量及其一阶导数；基于所述电压输出跟踪误差量及其一阶导数确定匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值；基于所述匹配干扰估计值和非匹配干扰估计值确定dq参考系下逆变侧电压参考值；将dq参考系下逆变侧电压参考值转换为abc参考系下逆变侧电压参考值，并通过pwm信号发生器生成pwm信号对构网型变流器进行控制。本发明提供的技术方案，可以抑制系统参数不确定性及系统内外部慢时变干扰对系统的影响，为弱电网提供电压支撑，提高了构网型变流器的一次调频速度。