本發明專利技術公開了一種構網型變流器離并網預同步方法，包括：建立有功環路和無功環路的控制模型；對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制。本發明專利技術的技術效果和優點：通過采樣并網隔離開關在網側的電壓并利用構網型逆變器自身的相位變換可得到電網電壓在逆變器自身坐標系下的投影。該投影反映了相位差信息，而并不存在相位躍變過程，通過對該投影量利用PI控制器控制至0，可有效實現成功預同步。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力電子，更具體地說是一種構網型變流器離并網預同步方法、系統及其計算機可讀存儲介質。
技術介紹
1、隨著風電、光伏、儲能設備在電力系統中的廣泛接入，逆變器作為交直流變換的關鍵設備，可以實現由直流電向交流電的變換，將新能源的能量注入至電網。風電、光伏等資源在地區分布呈現不均衡特性，為提升我國新能源的就地消納能力，一般要求光伏、風電等發出的電能就地消耗。構網型儲能變流器相較于跟網型儲能變流器，其交流側對外呈現為電壓源特性，可為本地負載獨立供電，具備孤島供電能力，可最大化提升風光新能源在中西部地區的就地消納能力。由于新能源出力或本地負荷消耗功率的不確定性，構網型儲能變流器時常需要離并網切換以彌補功率平衡需求。由離網至并網階段根據我國相關標準需滿足并網隔離開關兩側的電壓頻率、相位以及幅值小于一定值才可閉合隔離開關，以避免兩端電壓不一致帶來的過電流等問題。如何實現相位一致控制稱為預同步，是有待解決的問題。
2、傳統預同步方法依賴于兩個鎖相環采樣并網隔離開關的電壓，對其進行鎖相后做差，并將該相位誤差信號輸入至pi(比例-積分)控制器實現相位一致控制。然而，受限于現有數字控制其對變量類型的定義方式，一般必須對相位信號進行取余以避免像微信號達到數據類型所規定的數值上限。相位信號取余后實質為周期為20ms，振幅為2πrad的鋸齒波。當兩個鋸齒波相減時，可能產生相位躍變問題。相位躍變將導致pi控制器輸入信號與輸出信號的變化規律變為非單調影響規律，從而導致預同步失敗。
技術實現思路
1、針對上述相位躍變問題，本專利提出一種基于網側電壓投影原理的預同步方法。
2、本專利技術技術方案如下：
3、一種構網型變流器離并網預同步方法，包括：
4、建立有功環路和無功環路的控制模型；為逆變器雙環路控制提供相位和電壓參考。
5、對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制。
6、進一步的，所述硬件拓撲包括線路阻抗、隔離開關、電網以及逆變器和本地負載；控制模型包括功率環、電壓環、電流環的三環級聯控制結構。
7、進一步的，建立虛擬同步機構網逆變器的離并網硬件拓撲，包括：并網隔離開關sts，初始狀態為開關斷開，當逆變器發出預同步成功信號后，該隔離開關閉合；等效線路阻抗lg、電網ug、并網逆變器vsc；隔離開關網側電壓信號定義為us；逆變器輸出lc濾波器的濾波電感和濾波電容分別為lf、cf；逆變器輸出電壓ugfm，逆變器輸出電流、負載電流和流向電網的電流分別為igfm、il與ig；直流側電壓udc認為由儲能系統控制為恒定，直流側母線電容cdc。
8、進一步的，建立有功環路和無功環路的控制模型中，所述有功環路、無功環路的控制方程分別為(1)-(2)：
9、
10、其中δ為逆變器與電網之間的相對功角，δ＝θgfm-θg，j為虛擬慣量系數，d為阻尼系數，ωn為額定頻率，xg為線路電抗；kq為無功環下垂系數，un為逆變器額定相電壓幅值，ud*為得到的交流電壓環d軸參考電壓，qref為無功功率參考，qe為實際逆變器輸出無功功率，pe為實際逆變器輸出有功功率，ud為逆變器實際輸出相電壓幅值，認為交流電壓環控制速度足夠快，有ud≈ud*；忽略線路動態，有xg＝ωnlg，lg為等效線路電感；ug為電網相電壓幅值；lf為逆變器濾波電感，cf為逆變器濾波電容；1/s表示積分環節。
11、進一步的，控制模型的內環采用典型電壓電流雙閉環控制策略，電壓參考由無功環給定，dq變換角度由有功環路給定；其中電流環pi控制器的比例參數和積分參數為kpi，kii，電壓環pi控制器的比例參數和積分參數為kpv，kiv；通過電流環得到dq坐標系下調制波md、mq經過反park變換后得到三項調制波mabc后進行pwm調制，得到逆變器開關管的門極驅動信號。
12、進一步的，對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制，包括：
13、引入電網電壓投影：引入park坐標變換，將隔離開關的網側電壓利用逆變器自身相位θgfm進行計算，得到q軸電壓，即為網側電壓在自身電壓坐標系下的投影；其中usd、usq、us0分別為隔離開關網側電壓在逆變器坐標系下的dq軸投影，
14、
15、利用比例積分控制其對電網電壓投影量控制至0，實現相位一致控制；其中spre為預同步控制器使能標志位，當啟動預同步控制后，spre設置為1，在不啟動預同步控制或判定電網電壓投影已經小于一定值時，spre設置為0；本文設置該閾值為1％un，
16、
17、本專利技術還提出一種構網型變流器離并網預同步系統，包括：
18、控制模型建立模塊，用于建立有功環路和無功環路的控制模型；
19、預同步控制模塊，用于對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制。
20、進一步的，所述控制模型建立模塊，用于建立有功環路和無功環路的控制模型；具體方法為：有功環路、無功環路的控制方程分別為(1)-(2)：
21、
22、其中δ為逆變器與電網之間的相對功角，δ＝θgfm-θg，j為虛擬慣量系數，d為阻尼系數，ωn為額定頻率，xg為線路電抗；kq為無功環下垂系數，un為逆變器額定相電壓幅值，ud*為得到的交流電壓環d軸參考電壓，qref為無功功率參考，qe為實際逆變器輸出無功功率，pe為實際逆變器輸出有功功率，ud為逆變器實際輸出相電壓幅值，認為交流電壓環控制速度足夠快，有ud≈ud*；忽略線路動態，有xg＝ωnlg，lg為等效線路電感；ug為電網相電壓幅值；lf為逆變器濾波電感，cf為逆變器濾波電容；1/s表示積分環節。
23、進一步的，所述預同步控制模塊，用于對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制，具體方法為：
24、對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制，包括：
25、引入park坐標變換，將隔離開關的網側電壓利用逆變器自身相位θgfm進行計算，得到q軸電壓；其中usd、usq、us0分別為隔離開關網側電壓在逆變器坐標系下的dq軸投影，
26、
27、利用比例積分控制其對電網電壓投影量控制至0，實現相位一致控制；其中spre為預同步控制器使能標志位，當啟動預同步控制后，spre設置為1，在不啟動預同步控制或判定電網電壓投影已經小于一定值時，spre設置為0；設置該閾值為1％un，
28、
29、本專利技術的技術效果和優點：通過采樣并網隔離開關在網側的電壓并利用構網型逆變器自身的相位變換可得到電網電壓在逆變器自身坐標系下的投影。該投影反映了相位差信息，而并不存在相位躍變過程，通過對該投影量利用pi控制器控制至0，可有效實現成功預同步。
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【技術保護點】
1.一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于：建立有功環路和無功環路的控制模型中，所述有功環路、無功環路的控制方程分別為(1)-(2)：
3.根據權利要求2所述的一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于：控制模型的內環采用典型電壓電流雙閉環控制策略，電壓參考由無功環給定，dq變換角度由有功環路給定；其中電流環PI控制器的比例參數和積分參數為kpi，kii，電壓環PI控制器的比例參數和積分參數為kpv，kiv；通過電流環得到dq坐標系下調制波md、mq經過反Park變換后得到三項調制波mabc后進行PWM調制，得到逆變器開關管的門極驅動信號。
4.根據權利要求1所述的一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于：對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制，包括：
5.一種構網型變流器離并網預同步系統，其特征在于，包括：
6.根據權利要求5所述的一種構網型變流器離并網預同步系統，其特征在于，控制模型建立模塊，用于建立有功環路和無功環路的控制模型；具體方法為：有功環路、無功環路的控制方程分別為(1)-(2)：
7.根據權利要求5所述的一種構網型變流器離并網預同步系統，其特征在于，預同步控制模塊，用于對基于網側電壓投影的構網型變流器進行預同步控制，具體方法為：
8.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1至4任意一項方法的步驟。
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【技術特征摘要】
1.一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于：建立有功環路和無功環路的控制模型中，所述有功環路、無功環路的控制方程分別為(1)-(2)：
3.根據權利要求2所述的一種構網型變流器離并網預同步方法，其特征在于：控制模型的內環采用典型電壓電流雙閉環控制策略，電壓參考由無功環給定，dq變換角度由有功環路給定；其中電流環pi控制器的比例參數和積分參數為kpi，kii，電壓環pi控制器的比例參數和積分參數為kpv，kiv；通過電流環得到dq坐標系下調制波md、mq經過反park變換后得到三項調制波mabc后進行pwm調制，得到逆變器開關管的門極驅動信號。
4.根據權利要求1所述的一種...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫鵬飛，田震，黃萌，查曉明，張柏林，陶以彬，李官軍，馬喜平，陳國偉，李浩源，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：
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