【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于虛擬同步機控制，尤其涉及基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法及系統(tǒng)。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、構網(wǎng)型控制技術面向新型電力系統(tǒng)構網(wǎng)需求，賦予新能源構網(wǎng)能力，可實現(xiàn)對電網(wǎng)慣量、頻率和電壓的有效支撐，提升新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)有的構網(wǎng)控制策略方案中，虛擬同步機(virtual?synchronous?generator，vsg)控制是一種主流策略，在一定程度上模擬了同步發(fā)電機的運行機理。虛擬同步機通過模擬同步機的轉(zhuǎn)子運動方程，賦予變流器與同步機類似的慣量和阻尼特性。當電網(wǎng)發(fā)生故障時通常會造成電壓、頻率的波動，而故障可能伴隨的大幅度相角跳變同樣不能被忽略。參考英國gc0137標準要求，構網(wǎng)型變流器應耐受大幅度相位跳變，具有極端故障情況下的瞬時支撐能力。
3、電網(wǎng)大幅度相角跳變時，對于虛擬同步機控制，由于其構網(wǎng)型電壓源外特性，逆變器輸出電壓相位在此時可視為恒定不變，因此系統(tǒng)功角也會發(fā)生大幅度跳變，會發(fā)生與同步機類似的暫態(tài)失穩(wěn)現(xiàn)象，嚴重危害了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
4、同步機功角穩(wěn)定性是指同步發(fā)電機在受到擾動后，能夠保持其功角在一個穩(wěn)定范圍內(nèi)的能力，一旦擾動過大，功角失穩(wěn)，將會導致同步發(fā)電機非周期性失穩(wěn)或震蕩失穩(wěn)，同步機功角曲線如圖1所示。虛擬同步機控制使網(wǎng)側變流器具備了同步機的外特性，但與此同時也將面臨與同步機相同的電網(wǎng)大幅度相角跳變擾動下功角穩(wěn)定問題。
5、現(xiàn)有技術中的電網(wǎng)故障為電壓跌落，故障
6、但是當電網(wǎng)發(fā)生相位角度的大幅度跳變，而故障期間電壓幅值未發(fā)生變化時，如何確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是本申請所要解決的技術問題。
技術實現(xiàn)思路
1、為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供了基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，可自適應調(diào)節(jié)功角穩(wěn)定運行點，策略生效后運行平衡點的功角由原來的δ變?yōu)?180°-δ)，能夠提升其功角穩(wěn)定性。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術的一個或多個實施例提供了如下技術方案：
3、第一方面，公開了基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，包括：
4、獲取電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下的電網(wǎng)信息，包括：變流器輸出電壓、電網(wǎng)電壓、變流器功率平衡點下輸出電流及功角；
5、實時監(jiān)測變流器輸出電流；
6、基于變流器輸出電壓、電網(wǎng)電壓及功角，計算參數(shù)k；
7、判斷變流器輸出電流與參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積的大小,若變流器輸出電流小于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，無需切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果,生成控制指令f(i)＝1，若變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積,生成控制指令f(i)＝-1，切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果；
8、將生成的控制指令f(i)傳輸至控制器的有功-頻率支路執(zhí)行作用效果切換。
9、對vsg控制輸出頻率(即轉(zhuǎn)速)積分獲得vsg輸出電壓相角，并將該相角輸出至變流器。
10、作為進一步的技術方案，所述參數(shù)k的計算公式為：
11、
12、其中，e為變流器輸出電壓、u為電網(wǎng)電壓、δ1為功角。
13、作為進一步的技術方案，若變流器輸出電流小于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，則函數(shù)f(i)＝1，若變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，則f(i)＝-1。
14、作為進一步的技術方案，所述切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，調(diào)整有功-頻率支路數(shù)學表達式為：
15、
16、作為進一步的技術方案，所述變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，即通過輸出電流檢測到功角跳變至不穩(wěn)定運行區(qū)域時，切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，可自適應調(diào)節(jié)功角穩(wěn)定運行點，穩(wěn)定運行點的功角由δ1變?yōu)?80°-δ1。
17、作為進一步的技術方案，控制器執(zhí)行策略切換后輸出相位，該相位由vsg控制輸出頻率積分獲得，與電壓電流雙閉環(huán)控制輸出的變流器輸出電壓的dq分量一起輸出至坐標變換單元中進行二維坐標至三維坐標的轉(zhuǎn)換，之后生成pwm控制信號傳輸至變流器。
18、vsg輸出電壓相角由vsg控制輸出頻率(轉(zhuǎn)速)積分獲得。
19、構網(wǎng)型變流器電壓電流雙閉環(huán)的輸出為變流器輸出電壓的dq分量，整體控制目標是使濾波電容上的電壓值等于其參考值,該目標通過pi控制器和電流、電壓雙環(huán)反饋實現(xiàn)。此部分屬于現(xiàn)有技術，此處不再詳細描述。
20、作為進一步的技術方案，獲取電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下的功角時，所述功角是通過并網(wǎng)變流器電路參數(shù)計算得到的，涉及的并網(wǎng)變流器電路參數(shù)包括：變流器輸出功率、電抗、變流器輸出電壓及電網(wǎng)電壓。
21、作為進一步的技術方案，功率平衡點下變流器輸出電流計算時：
22、
23、其中，e為變流器輸出電壓、u為電網(wǎng)電壓、δ1為功角，x為電抗。
24、第二方面，公開了基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制系統(tǒng)，包括：
25、數(shù)據(jù)獲取模塊，被配置為：獲取電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)下的電網(wǎng)信息，包括：變流器輸出電壓、電網(wǎng)電壓、變流器功率平衡點下輸出電流及功角；
26、參數(shù)k計算模塊，被配置為：實時監(jiān)測變流器輸出電流；
27、基于變流器輸出電壓、電網(wǎng)電壓及功角，計算參數(shù)k；
28、判斷模塊，被配置為：判斷變流器輸出電流與參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積的大小,若變流器輸出電流小于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，無需切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，若變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果；
29、切換控制模塊，被配置為：生成控制指令傳輸至控制器執(zhí)行策略切換。
30、以上一個或多個技術方案存在以下有益效果：
31、本專利技術技術方案通過采取基于功率差對轉(zhuǎn)速作用效果切換的改進虛擬同步機控制策略，根據(jù)功角與電流的對應關系，使用輸出電流作為切換判據(jù)自適應調(diào)節(jié)功角穩(wěn)定運行點，使傳統(tǒng)vsg控制策略下的功角失穩(wěn)運行點穩(wěn)定在新的功角穩(wěn)定運行點，并能在故障切除后重新穩(wěn)定運行在初始穩(wěn)定運行點。這對提升vsg型變流器的功角穩(wěn)定性具有重要意義。
32、本專利技術附加方面的優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，包括：
2.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述參數(shù)k的計算公式為：
3.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，調(diào)整有功-頻率支路數(shù)學表達式為：
4.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，即通過輸出電流檢測到功角跳變至不穩(wěn)定運行區(qū)域時，切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，可自適應調(diào)節(jié)功角穩(wěn)定運行點，穩(wěn)定運行點的功角由δ1變?yōu)?80°-δ1。
5.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，控制器執(zhí)行策略切換后輸出相位，該相位由VSG控制輸出頻率積分獲得，與電壓電流雙閉環(huán)控制輸出的變流器輸出電壓的dq分量一起輸出至坐標變換單元中進行二維坐標至三維坐標的轉(zhuǎn)換，之后生成PWM控制信號傳輸至變流器。
6.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬
7.基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制系統(tǒng)，包括：
8.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權利要求1至6中任一項所述的方法。
9.一種計算機裝置,包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述權利要求1-6任一所述的方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時執(zhí)行上述權利要求1-6任一所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，包括：
2.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述參數(shù)k的計算公式為：
3.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，調(diào)整有功-頻率支路數(shù)學表達式為：
4.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，所述變流器輸出電流大于參數(shù)k和功率平衡點下輸出電流的乘積，即通過輸出電流檢測到功角跳變至不穩(wěn)定運行區(qū)域時，切換功率差對轉(zhuǎn)速作用效果，可自適應調(diào)節(jié)功角穩(wěn)定運行點，穩(wěn)定運行點的功角由δ1變?yōu)?80°-δ1。
5.如權利要求1所述的基于功率差對轉(zhuǎn)速作用切換的虛擬同步機控制方法，其特征是，控制器執(zhí)行策略切換后輸出相位，該相位由vsg控制輸出頻率積分獲得，與電壓電流雙閉環(huán)控制輸出的變流器輸出電壓的dq分量一起輸...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：徐宏雷，邵沖，陟晶，周登鈺，余姣，張烜榕，韓杰祥，張旭軍，韓為宏，和建軍，王彩秀，劉志棟，聶峰遠，潘生雄，高建安，
申請(專利權)人：國網(wǎng)甘肅省電力公司武威供電公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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