【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及新能源并網(wǎng)變流器控制，特別是涉及一種基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法。
技術介紹
1、隨著全球對可再生能源需求的不斷增長，新能源發(fā)電技術，特別是基于變流器的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，得到了廣泛應用。這些系統(tǒng)通過變流器將新能源(如太陽能、風能等)產(chǎn)生的直流電轉換為交流電，并安全、高效地接入電網(wǎng)。并網(wǎng)變流器作為連接新能源發(fā)電設備與電網(wǎng)的關鍵設備，其控制策略對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性至關重要。
2、當前，基于旋轉坐標變換和鎖相環(huán)(phase?locked?loop，pll)的電流閉環(huán)矢量控制方法被廣泛應用于風電、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，采用此控制方式的變換器常被稱為跟網(wǎng)型(grid-following，gfl)變換器。例如，公開號為cn115483843a的專利提供了一種可提高并網(wǎng)變流器全局穩(wěn)定性的開環(huán)同步方法，通過為并網(wǎng)變流器的跟網(wǎng)控制提供電網(wǎng)同步電流基準，極大簡化并網(wǎng)逆變器的非線性結構，使得并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)魯棒性得到了明顯的改善。跟網(wǎng)型控制在強電網(wǎng)下的穩(wěn)定性好，功率響應速度快，其不僅能夠通過最大功率點跟蹤實現(xiàn)新能源利用率的最大化，經(jīng)濟性較好，而且技術較為成熟，是現(xiàn)階段新能源并網(wǎng)變流器的主流控制技術。
3、但是當大量新能源接入電網(wǎng)時，同步發(fā)電機比例相對降低，電網(wǎng)強度下降，電網(wǎng)呈現(xiàn)“弱電網(wǎng)”特性，系統(tǒng)表現(xiàn)為慣性低、阻尼弱的特性。在弱電網(wǎng)情況下，鎖相環(huán)輸入通常為公共耦合點(point?of?common?coupling,pcc)電壓或濾波器電容電壓，由此造成了逆變器、鎖相環(huán)及電網(wǎng)之間的相互耦合，易導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，限制
4、然而，構網(wǎng)型控制存在功率調節(jié)速度慢、多機耦合強、強電網(wǎng)穩(wěn)定性和經(jīng)濟性差等問題。在實際電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)發(fā)電設備的變化會導致電網(wǎng)強度的顯著變化，通常用公共耦合點的短路比(scr)來衡量電網(wǎng)強度的變化。單一跟網(wǎng)型或構網(wǎng)型控制模式的新能源并網(wǎng)變流器難以滿足在實際電力系統(tǒng)中scr波動大下的穩(wěn)定性要求。
技術實現(xiàn)思路
1、基于此，有必要針對單一跟網(wǎng)型或構網(wǎng)型控制模式的新能源并網(wǎng)變流器難以滿足在實際電力系統(tǒng)中scr波動大下的穩(wěn)定性要求的問題，提供一種基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法。
2、本申請?zhí)峁┝艘环N基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，所述方法包括：
3、步驟s1，建立自適應混合同步控制模型、電壓電流雙環(huán)控制模型和虛擬阻抗控制模型；自適應混合同步控制模型包括鎖相環(huán)控制模型、功率同步控制模型和比率自適應調節(jié)模型；
4、步驟s2，獲取交流母線的電壓和電流；
5、步驟s3，根據(jù)鎖相環(huán)控制模型和交流母線的電壓得到鎖相環(huán)輸出角速度，根據(jù)功率同步控制模型和交流母線的電壓和電流得到電網(wǎng)同步角速度和勵磁電動勢，根據(jù)比率自適應調節(jié)模型和交流母線的電壓和電流得到跟網(wǎng)型特性比率和構網(wǎng)型特性比率；
6、步驟s4，根據(jù)跟網(wǎng)型特性比率、構網(wǎng)型特性比率、鎖相環(huán)輸出角速度和電網(wǎng)同步角速度得到變流器同步角度；
7、步驟s5，根據(jù)變流器同步角度、勵磁電動勢和虛擬阻抗控制模型得到電壓外環(huán)控制參數(shù)；
8、步驟s6，根據(jù)電壓外環(huán)控制參數(shù)和電壓電流雙環(huán)控制模型生成并網(wǎng)變流器的工作控制參數(shù)。
9、在其中一個實施例中，鎖相環(huán)控制模型的表達式為：
10、
11、式中，uo為交流母線電壓幅值，uoq為交流母線電壓q軸分量，kpllp為鎖相環(huán)pi控制器的比例系數(shù)，kplli為鎖相環(huán)pi控制器的積分系數(shù)，ωpll為鎖相環(huán)輸出角速度，θpll為鎖相環(huán)輸出角速度ωpll所對應的輸出相角，θpllref為輸出相角參考值。
12、在其中一個實施例中，功率同步控制模型的表達式為：
13、
14、式中，ω為機械角速度，ωpbs表示電網(wǎng)同步角速度，ω0表示電網(wǎng)參考角速度，θpbs表示電網(wǎng)同步角速度ωpbs所對應的虛擬轉子位置角，j為轉動慣量，d為阻尼轉矩，tm為虛擬同步發(fā)電機轉矩給定值，te為虛擬同步發(fā)電機轉矩實際輸出值，pm為機械功率，pe為有功功率，td為阻尼轉矩，kq為pi調節(jié)系數(shù)，uref為參考電壓，qref為參考無功功率，qe為無功功率，qd為具有一次調壓功能的無功功率，e為勵磁電動勢，un為機端電壓的幅值，u0為交流母線電壓幅值，pref為參考有功功率，kp為有功-頻率調節(jié)系數(shù)，kq為無功-電壓調節(jié)系數(shù)；其中，交流母線電壓幅值u0和電網(wǎng)參考角速度ω0的表達式分別為：
15、ωo≈ωpll＝kpllpuoq+kplli∫uoqdt
16、
17、式中，ωpll為鎖相環(huán)輸出角速度，uod為交流母線電壓d軸分量，uoq為交流母線電壓q軸分量，kpllp為鎖相環(huán)pi控制器的比例系數(shù)，kplli為鎖相環(huán)pi控制器的積分系數(shù)。
18、在其中一個實施例中，比率自適應調節(jié)模型包括scr識別單元和比率調整單元，scr識別單元的表達式為：
19、
20、式中，scr為短路比，ssc為短路容量，sn為發(fā)電機的額定容量，z*為電網(wǎng)等效阻抗標幺值；
21、比率調整單元的表達式為：
22、
23、式中，scrhigh表示電網(wǎng)呈強電網(wǎng)特性時的短路比，scrlow表示電網(wǎng)呈弱電網(wǎng)特性時的短路比，rpll為跟網(wǎng)型特性比率，α為實參數(shù)，0≤α≤2π。
24、在其中一個實施例中，電網(wǎng)等效阻抗的表達式為：
25、
26、式中，rg表示電網(wǎng)電阻，lg表示電網(wǎng)電感，rgs表示總阻抗，xgs表示總感抗，lgg表示lcl濾波器電網(wǎng)側電感；其中，總阻抗和總感抗的表達式分別為：
27、
28、式中，pe為并網(wǎng)變流器傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的有功功率，qe為并網(wǎng)變流器傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的無功功率，vgf_ref表示變流器輸出電壓的參考電壓，δvgf_ref表示電壓幅值擾動。
29、在其中一個實施例中，比率調整單元包括跟網(wǎng)型特性比率查找表，跟網(wǎng)型特性比率的計算步驟包括：
30、步驟s31，根據(jù)公共耦合點的短路比和跟網(wǎng)型特性比率查找表得到跟網(wǎng)型特性比率。
31、在其中一個實施例中，變流器同步角度的計算公式為：
32、
33、式中，θ為變流器同步角度，ω0為電網(wǎng)參考角速度，θ0為電網(wǎng)參考角速度的積分，ωpll為鎖相環(huán)輸出角速度，θpll為鎖相環(huán)輸出角速度的積分，ωpbs為電網(wǎng)同步本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)控制模型的表達式為：
3.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述功率同步控制模型的表達式為：
4.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述比率自適應調節(jié)模型包括SCR識別單元和比率調整單元，所述SCR識別單元的表達式為：
5.根據(jù)權利要求4所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，電網(wǎng)等效阻抗的表達式為：
6.根據(jù)權利要求4所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述比率調整單元包括跟網(wǎng)型特性比率查找表，所述跟網(wǎng)型特性比率的計算步驟包括：
7.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述變流器同步角度的計算公式為：
8.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器
9.根據(jù)權利要求8所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述虛擬阻抗控制模型的表達式為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)控制模型的表達式為：
3.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述功率同步控制模型的表達式為：
4.根據(jù)權利要求1所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，所述比率自適應調節(jié)模型包括scr識別單元和比率調整單元，所述scr識別單元的表達式為：
5.根據(jù)權利要求4所述的基于跟網(wǎng)和構網(wǎng)混合控制的并網(wǎng)變流器控制方法，其特征在于，電網(wǎng)等效阻抗的表達...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：關維德，陸俊杰，周洋，鐘健，王旭紅，夏向陽，曾祥君，龍卓，
申請(專利權)人：長沙理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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