本發(fā)明涉及新能源并網(wǎng)控制，具體涉及一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電網(wǎng)電壓不平衡是由不對稱故障或負載引起的最常見的電能質(zhì)量問題之一。電網(wǎng)電壓不平衡會導(dǎo)致經(jīng)濟和安全問題，如風(fēng)機發(fā)熱增加和三相對稱設(shè)備運行效率降低。因此，緩解并網(wǎng)電壓不平衡對改善電能質(zhì)量至關(guān)重要。風(fēng)機這類基于逆變器的發(fā)電設(shè)備具有靈活的負序調(diào)節(jié)能力，已被認為是緩解電壓不平衡的有效工具，既可以實現(xiàn)正序電壓支撐，又可以實現(xiàn)負序電壓抑制。然而，由于正負序的電流互相耦合，共同占用了風(fēng)機逆變器的電流容量，該方面的研究還有幾個問題待解決：1、采用何種評價指標(biāo)來對不平衡進行評估；2、如何平衡正序電壓支撐與負序電壓抑制來使得電壓不平衡的抑制效果最好。

2、而現(xiàn)有風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法中僅以負序電壓作為電壓不平衡的評價指標(biāo)，也會忽視正序電壓支撐在減小不平衡度的作用，造成電壓不平衡的抑制效果不佳。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法中僅以負序電壓作為電壓不平衡的評價指標(biāo)，也會忽視正序電壓支撐在減小不平衡度的作用，造成電壓不平衡的抑制效果不佳。本發(fā)明目的在于提供一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法及系統(tǒng)，本發(fā)明基于正序電壓與負序電壓之比作為并網(wǎng)點不平衡度進行優(yōu)化，求得并網(wǎng)點不平衡度最小時的風(fēng)機逆變器電流指令。本發(fā)明消除負序電壓的影響，即使負序電壓還存在時，也能使負相電壓降到最小，使電壓不平衡的抑制效果更佳。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法，該方法包括：

4、獲取風(fēng)機逆變器電流限制情況與風(fēng)機并網(wǎng)情況，構(gòu)建風(fēng)機逆變器并網(wǎng)電壓計算模型；

5、基于風(fēng)機逆變器并網(wǎng)電壓計算模型，在不對稱故障下構(gòu)建風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型；

6、通過kkt（karush–kuhn–tucker）條件對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，以使目標(biāo)函數(shù)最小，并計算目標(biāo)函數(shù)最小時的最終電流指令；目標(biāo)函數(shù)為并網(wǎng)電壓不平衡度，并網(wǎng)電壓不平衡度指的是并網(wǎng)負序電壓與并網(wǎng)正序電壓之比；

7、將最終電流指令輸入到風(fēng)機逆變器電流內(nèi)環(huán)，通過pi控制實現(xiàn)指令跟蹤。

8、進一步地，風(fēng)機逆變器電流限制情況包括風(fēng)機逆變器所允許的電流最大值；

9、風(fēng)機并網(wǎng)情況包括風(fēng)機并網(wǎng)點遠端正序電壓、風(fēng)機并網(wǎng)點遠端負序電壓、線路阻抗和最小允許正序電壓。

10、進一步地，風(fēng)機逆變器并網(wǎng)電壓計算模型指的是由線路電流、遠端電壓和線路阻抗對并網(wǎng)電壓的影響而形成的并網(wǎng)正序電壓和負序電壓的計算模型。

11、進一步地，風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

12、；

13、式中， vuf是并網(wǎng)電壓不平衡度； v+是并網(wǎng)正序電壓， v?是并網(wǎng)負序電壓； v g+和 v g?分別是遠端電網(wǎng)的正序電壓和遠端電網(wǎng)的負序電壓； r和 x分別是風(fēng)機連接遠端電網(wǎng)的線路等效電阻和電感； i d+是正序的d軸電流， i d?是負序的d軸電流； i q+是正序的q軸電流， i q?是負序的q軸電流。

14、進一步地，對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化時，采用的約束條件包括風(fēng)機逆變器電流約束、線路正序潮流約束、線路負序潮流約束和最小正序電壓約束。

15、進一步地，通過kkt條件對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，以使目標(biāo)函數(shù)最小，并計算目標(biāo)函數(shù)最小時的最終電流指令，包括：

16、通過kkt條件對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，獲得正序電壓與負序電壓取得最優(yōu)值時的正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法；

17、基于正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法，對風(fēng)機逆變器電流分配正序電流和負序電流的情況進行分析，將正序電流變量和負序電流變量減少為1個風(fēng)機逆變器電流變量；

18、根據(jù)風(fēng)機逆變器電流變量，通過單變量函數(shù)最值求解正負序電流指令，并將求解出的正負序電流指令作為最終電流指令。

19、進一步地，獲得正序電壓與負序電壓取得最優(yōu)值時的正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法，包括：

20、通過kkt條件，確定正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法；其中，正序電流指令分配方法為正序d軸電流與正序q軸電流在正序電壓取得最大值時的關(guān)系；負序電流指令分配方法為負序d軸電流與負序q軸電流在負序電壓取得最小值時的關(guān)系；

21、在以上確定過程中，將正序的d軸電流、正序的q軸電流、負序的d軸電流和負序的q軸電流4個電流變量減少為正序電流變量和負序電流變量。

22、第二方面，本發(fā)明又提供了一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

23、第一構(gòu)建單元，用于獲取風(fēng)機逆變器電流限制情況與風(fēng)機并網(wǎng)情況，構(gòu)建風(fēng)機逆變器并網(wǎng)電壓計算模型；

24、第二構(gòu)建單元，用于基于風(fēng)機逆變器并網(wǎng)電壓計算模型，在不對稱故障下構(gòu)建風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型；

25、優(yōu)化求解單元，用于通過kkt條件對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，以使目標(biāo)函數(shù)最小，并計算目標(biāo)函數(shù)最小時的最終電流指令；目標(biāo)函數(shù)為并網(wǎng)電壓不平衡度，并網(wǎng)電壓不平衡度指的是并網(wǎng)負序電壓與并網(wǎng)正序電壓之比；

26、控制跟蹤單元，用于將最終電流指令輸入到風(fēng)機逆變器電流內(nèi)環(huán)，通過pi控制實現(xiàn)指令跟蹤。

27、進一步地，風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

28、；

29、式中， vuf是并網(wǎng)電壓不平衡度； v+是并網(wǎng)正序電壓， v?是并網(wǎng)負序電壓； v g+和 v g?分別是遠端電網(wǎng)的正序電壓和遠端電網(wǎng)的負序電壓； r和 x分別是風(fēng)機連接遠端電網(wǎng)的線路等效電阻和電感； i d+是正序的d軸電流， i d?是負序的d軸電流； i q+是正序的q軸電流， i q?是負序的q軸電流。

30、進一步地，優(yōu)化求解單元包括：

31、第一優(yōu)化子單元，用于通過kkt條件對風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，獲得正序電壓與負序電壓取得最優(yōu)值時的正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法；

32、第二優(yōu)化子單元，用于基于正序電流指令分配方法和負序電流指令分配方法，對風(fēng)機逆變器電流分配正序電流和負序電流的情況進行分析，將正序電流變量和負序電流變量減少為1個風(fēng)機逆變器電流變量；

33、第三優(yōu)化子單元，用于根據(jù)風(fēng)機逆變器電流變量，通過單變量函數(shù)最值求解正負序電流指令，并將求解出的正負序電流指令作為最終電流指令。

34、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

35、1、本發(fā)明一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法及系統(tǒng)，本發(fā)明基于正序電壓與負序電壓之比作為并網(wǎng)點不平衡度進行優(yōu)化，求得并網(wǎng)點不平衡度最小時的風(fēng)機逆變器電流指令。在滿足風(fēng)機逆變器電流約束的情況下，最大化風(fēng)機不平衡的抑制能力，最小化風(fēng)機并網(wǎng)電壓不平衡度，為風(fēng)機不平衡治理提供理論依據(jù)與控制指令。本發(fā)明消除負序電壓的影響，即使負序電壓還存在時，也能使負相電壓降到最小，使電壓不平衡的抑制效果更佳。

36、2、本發(fā)明一種不對稱故障下風(fēng)機并網(wǎng)點不平衡電壓抑制方法及系統(tǒng)，通過pi控制實現(xiàn)電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)，使得風(fēng)機逆變器的調(diào)控可以自動跟隨并網(wǎng)電壓不平衡度的變化，增強了控制的實時性與自動性。