本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，屬于并網(wǎng)控制。

背景技術(shù)：

1、在大規(guī)模新能源并網(wǎng)的背景下，三相變流器作為新能源傳輸?shù)慕涌诘玫搅藦V泛應(yīng)用，現(xiàn)代電力系統(tǒng)具有高比例的電力電子裝備，極大地改變了系統(tǒng)的穩(wěn)定特性與動態(tài)特征，因此會引發(fā)新的變換器控制與穩(wěn)定問題。

2、傳統(tǒng)的并網(wǎng)變流器控制依賴于外部電網(wǎng)的電壓和頻率來運行。在這種技術(shù)中，逆變器通過鎖相環(huán)技術(shù)追蹤電網(wǎng)電壓相角，保證逆變器的電壓和角度與交流電網(wǎng)同步。該技術(shù)的特點是其依賴外部電網(wǎng)提供的穩(wěn)定頻率和電壓參考值，但是由于分布式可再生能源發(fā)電端與并網(wǎng)點之間存在較長的輸電線路，導致系統(tǒng)呈現(xiàn)弱電網(wǎng)特性。一旦電網(wǎng)發(fā)生波動，系統(tǒng)設(shè)備容易產(chǎn)生次同步振蕩事故，甚至可能脫網(wǎng)運行，對電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成極大影響，因此需要對振蕩進行有效抑制。

3、目前常見的變流器改進控制方法主要分為兩個方向，其一為控制參數(shù)設(shè)計，其二為控制系統(tǒng)阻抗重塑。其中參數(shù)設(shè)計的方法可以需要根據(jù)變流器自身特性進行設(shè)計，在不同工況下依據(jù)調(diào)整控制器參數(shù)。該方法雖然簡單但是改善效果受到系統(tǒng)穩(wěn)定裕度與動態(tài)性能的影響。對于阻抗重塑的改進控制方法，主要針對系統(tǒng)中等效阻抗的不利頻段進行重塑，但結(jié)構(gòu)大多比較復雜。而在現(xiàn)有的控制策略中，構(gòu)網(wǎng)型控制可以在沒有外部電網(wǎng)相位信息的情況下獨立工作，為系統(tǒng)提供頻率和電壓支撐，其中構(gòu)網(wǎng)型同步單元能夠極大地提高并網(wǎng)變流器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有并網(wǎng)變流器控制方法因弱電網(wǎng)下產(chǎn)生的次同步振蕩的問題，本發(fā)明提供一種并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法。

2、本發(fā)明的一種并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，包括：

3、檢測并網(wǎng)變流器直流側(cè)母線電壓的基準值與實際值，得到構(gòu)網(wǎng)型同步單元：

4、

5、其中，θs表示構(gòu)網(wǎng)型同步單元中的并網(wǎng)角度，ωs表示構(gòu)網(wǎng)型同步單元中的角頻率，udc和udc表示直流側(cè)母線電壓的基準值和實際值，kt、kj、kd表示一階傳遞函數(shù)環(huán)節(jié)系數(shù)，ω0表示系統(tǒng)基準角頻率，s為拉普拉斯算子；

6、將構(gòu)網(wǎng)型同步單元添加到鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)中，通過調(diào)整鎖相環(huán)的控制系數(shù)和構(gòu)網(wǎng)型同步單元的控制系數(shù)，實現(xiàn)對并網(wǎng)變流器的并網(wǎng)角度的控制。

7、作為優(yōu)選，根據(jù)直流側(cè)母線電壓的實際值udc到并網(wǎng)角度的傳遞函數(shù)gdc_θ(s)對kt、kj、kd進行設(shè)計；

8、傳遞函數(shù)gdc_θ(s)為：

9、

10、其中，k2表示與構(gòu)網(wǎng)型同步單元相關(guān)的控制系數(shù)，ud表示并網(wǎng)點電壓信號uabc的d軸直流分量的基準值，sd表示并網(wǎng)變流器的d軸占空比，ts表示構(gòu)網(wǎng)型同步單元采樣周期，id、iq分別表示并網(wǎng)點電流信號iabc的d、q軸直流分量的基準值，rg、lg分別表示網(wǎng)側(cè)電阻、電感值。

11、作為優(yōu)選，本發(fā)明方法還包括，按照ii型系統(tǒng)對kt、kj、kd進行整定：

12、

13、作為優(yōu)選，鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)包括：

14、

15、其中，θ表示將構(gòu)網(wǎng)型同步單元添加到鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)中后的實際并網(wǎng)角度，ωhybrid表示將構(gòu)網(wǎng)型同步單元添加到鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)中后的實際角頻率，k1+k2＝1，k1表示與鎖相環(huán)相關(guān)的控制系數(shù)，uq和uq分別表示并網(wǎng)點電壓信號uabc的q軸直流分量的基準值和實際值，kp_pll為鎖相環(huán)pi控制的比例參數(shù)，ki_pll為鎖相環(huán)pi控制的積分參數(shù)。

16、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明針對并網(wǎng)變流器在弱電網(wǎng)下的次同步振蕩問題，在傳統(tǒng)鎖相環(huán)同步結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上直接引入構(gòu)網(wǎng)型同步單元，有效地抑制了弱電網(wǎng)下系統(tǒng)次同步振蕩問題，提升了并網(wǎng)控制系統(tǒng)對弱電網(wǎng)的適應(yīng)性，使控制系統(tǒng)在低短路比的實驗工況下仍保持穩(wěn)定運行。本發(fā)明通過改進鎖相環(huán)技術(shù)調(diào)節(jié)實際系統(tǒng)的并網(wǎng)角度，控制結(jié)構(gòu)簡單，效果明顯。同時該項技術(shù)不僅對控制系統(tǒng)性能有明顯提升，還能夠保證控制系統(tǒng)有較高的鎖相帶寬，具有優(yōu)異動態(tài)性能。

技術(shù)特征：

1.并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，根據(jù)直流側(cè)母線電壓的實際值udc到并網(wǎng)角度的傳遞函數(shù)gdc_θ(s)對kt、kj、kd進行設(shè)計；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，所述方法還包括，按照ii型系統(tǒng)對kt、kj、kd進行整定：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)包括：

5.一種計算機可讀的存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法的步驟。

6.一種并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升裝置，包括存儲設(shè)備、處理器以及存儲在所述存儲設(shè)備中并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序?qū)崿F(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法的步驟。

7.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至4任一所述并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
并網(wǎng)變流器弱電網(wǎng)條件下穩(wěn)定性提升方法，解決了現(xiàn)有并網(wǎng)變流器控制方法因弱電網(wǎng)下產(chǎn)生的次同步振蕩的問題，屬于并網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括：檢測并網(wǎng)變流器直流側(cè)母線電壓的基準值與實際值，得到構(gòu)網(wǎng)型同步單元：θ<subgt;s</subgt;表示構(gòu)網(wǎng)型同步單元中的并網(wǎng)角度，ω<subgt;s</subgt;表示構(gòu)網(wǎng)型同步單元中的角頻率，U<subgt;dc</subgt;和u<subgt;dc</subgt;表示直流側(cè)母線電壓的基準值和實際值，K<subgt;T</subgt;、K<subgt;J</subgt;、K<subgt;D</subgt;表示一階傳遞函數(shù)環(huán)節(jié)系數(shù)，ω<subgt;0</subgt;表示系統(tǒng)基準角頻率，s為拉普拉斯算子；將構(gòu)網(wǎng)型同步單元添加到鎖相環(huán)控制環(huán)節(jié)中，通過調(diào)整鎖相環(huán)的控制系數(shù)和構(gòu)網(wǎng)型同步單元的控制系數(shù)，實現(xiàn)對并網(wǎng)變流器的并網(wǎng)角度的控制。

技術(shù)研發(fā)人員：張學廣,易傳卓,張銘明,彭騰起,馬瑞珣
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28