本發(fā)明涉及電力電子，尤其涉及一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

2、新能源主要通過電力電子變流器并網(wǎng)。然而，并網(wǎng)變流器大規(guī)模取代同步發(fā)電機(jī)，使電網(wǎng)穩(wěn)定性趨于惡化。其原因是主流并網(wǎng)變流器通常以跟網(wǎng)模式運行，跟網(wǎng)型變流器等效為受控電流源，存在以下原理性缺陷：(1)?無法獨立運行，(2)?難以提供慣量，(3)?調(diào)頻/調(diào)壓能力弱，(4)?弱網(wǎng)同步易失穩(wěn)。為克服以上缺陷，構(gòu)網(wǎng)型變流器已成為最合適解決方案。構(gòu)網(wǎng)型變流器等效為受控電壓源，具有以下優(yōu)勢：(1)能夠獨立運行，（2）靈活提供慣量（3）調(diào)頻/調(diào)壓能力強(qiáng)，（4）弱網(wǎng)穩(wěn)定性好。

3、構(gòu)網(wǎng)型變流器相比于同步機(jī)具有更為靈活的無功控制方式。構(gòu)網(wǎng)型變流器的無功控制模式包括：恒無功模型、恒功率因數(shù)模式、無功-電壓下垂模式，恒電壓模式。其中恒無功模式與恒功率因數(shù)模式基于無功功率pi控制實現(xiàn)。然而，在電網(wǎng)故障期間，現(xiàn)有方法僅關(guān)注構(gòu)網(wǎng)型變流器有功功率控制引起的暫態(tài)功角失穩(wěn)問題，而忽略無功功率控制引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)問題，導(dǎo)致變流器故障穿越易失敗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)變流器的暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性同時增強(qiáng)，顯著減少電網(wǎng)故障導(dǎo)致的暫態(tài)失穩(wěn)情況。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，包括以下步驟：

4、獲取構(gòu)網(wǎng)型變流器運行狀態(tài)，根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器運行狀態(tài)構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)模型；

5、根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)模型基于構(gòu)網(wǎng)型變流器的暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理和暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型變流器控制模型，其中構(gòu)網(wǎng)型變流器控制模型包括無功功率控制暫態(tài)模式切換單元；

6、利用無功功率控制暫態(tài)模式切換單元根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器的運行狀態(tài)的動態(tài)變化進(jìn)行模式切換，利用電壓控制抑制暫態(tài)電壓與功角失穩(wěn)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定性的增強(qiáng)。

7、進(jìn)一步的，利用暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理計算pi控制策略下故障前后無功功率吸收極限，從而識別暫態(tài)電壓失穩(wěn)。

8、進(jìn)一步的，利用暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理計算下垂控制策略下有功功率傳輸極限，從而識別暫態(tài)功角失穩(wěn)。

9、進(jìn)一步的，正常運行時，構(gòu)網(wǎng)型變流器采用無功功率pi控制，實現(xiàn)恒無功功率控制或恒功率因數(shù)控制；暫態(tài)工況時，無功功率pi控制切換為電壓控制模式，設(shè)置電壓控制參考值，根據(jù)電壓控制參考值調(diào)整電壓控制值，避免了無功功率pi控制引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)現(xiàn)象。

10、更進(jìn)一步的，避免有功功率下垂控制引起的暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象，電壓控制值需滿足：

11、，

12、其中，為電壓控制值，表示傳輸線路的電抗，為構(gòu)網(wǎng)型變流器輸出的有功功率的參考值，表示電網(wǎng)的電壓幅值。

13、本發(fā)明第二方面提供了一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，包括：

14、模型構(gòu)建模塊，被配置為獲取構(gòu)網(wǎng)型變流器運行狀態(tài)，根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器運行狀態(tài)構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)模型；

15、控制設(shè)計模塊，被配置為根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器并網(wǎng)模型基于構(gòu)網(wǎng)型變流器的暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理和暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型變流器控制模型，其中構(gòu)網(wǎng)型變流器控制模型包括無功功率控制暫態(tài)模式切換單元；

16、模式切換模塊，被配置為利用無功功率控制暫態(tài)模式切換單元根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型變流器的運行狀態(tài)的動態(tài)變化進(jìn)行模式切換，利用電壓控制抑制暫態(tài)電壓與功角失穩(wěn)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定性的增強(qiáng)。

17、進(jìn)一步的，控制設(shè)計模塊包括暫態(tài)電壓失穩(wěn)模塊，被配置為利用暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理計算pi控制策略下故障前后無功功率吸收極限，從而識別暫態(tài)電壓失穩(wěn)。

18、進(jìn)一步的，控制設(shè)計模塊包括暫態(tài)功角失穩(wěn)模塊，被配置為利用暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理計算下垂控制策略下有功功率傳輸極限，從而識別暫態(tài)功角失穩(wěn)。

19、進(jìn)一步的，模式切換模塊中，正常運行時，構(gòu)網(wǎng)型變流器采用無功功率pi控制，實現(xiàn)恒無功功率控制或恒功率因數(shù)控制；暫態(tài)工況時，無功功率pi控制切換為電壓控制模式，設(shè)置電壓控制參考值，根據(jù)電壓控制參考值調(diào)整電壓控制值，避免了無功功率pi控制引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)現(xiàn)象。

20、更進(jìn)一步的，模式切換模塊中，避免有功功率下垂控制引起的暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象，電壓控制值需滿足：

21、，

22、其中，為電壓控制值，表示傳輸線路的電抗，為構(gòu)網(wǎng)型變流器輸出的有功功率的參考值，表示電網(wǎng)的電壓幅值。

23、以上一個或多個技術(shù)方案存在以下有益效果：

24、本發(fā)明公開了一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，暫態(tài)工況時，實現(xiàn)無功功率控制模式的切換，將無功功率由pi控制切換為電壓控制模式，避免暫態(tài)電壓失穩(wěn)導(dǎo)致的電壓持續(xù)減小現(xiàn)象。同時，保證設(shè)定的電壓值能夠保證有功功率正常傳輸，避免暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，本發(fā)明提出的方法能夠同時兼顧構(gòu)網(wǎng)型變流器的暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性，實現(xiàn)變流器的暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性同時增強(qiáng)，幫助變流器成功實現(xiàn)故障穿越，顯著減少電網(wǎng)故障導(dǎo)致的暫態(tài)失穩(wěn)情況。

25、本發(fā)明提出的方法無附加硬件成本，實現(xiàn)簡單，反應(yīng)迅速，效果明顯，易于拓展與應(yīng)用。

26、本發(fā)明附加方面的優(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，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，其特征在于，利用暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理計算pi控制策略下故障前后無功功率吸收極限，從而識別暫態(tài)電壓失穩(wěn)。

3.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，其特征在于，利用暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理計算下垂控制策略下有功功率傳輸極限，從而識別暫態(tài)功角失穩(wěn)。

4.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，其特征在于，正常運行時，構(gòu)網(wǎng)型變流器采用無功功率pi控制，實現(xiàn)恒無功功率控制或恒功率因數(shù)控制；暫態(tài)工況時，無功功率pi控制切換為電壓控制模式，設(shè)置電壓控制參考值，根據(jù)電壓控制參考值調(diào)整電壓控制值，避免了無功功率pi控制引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)現(xiàn)象。

5.如權(quán)利要求4所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法，其特征在于，避免有功功率下垂控制引起的暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象，電壓控制值需滿足：

6.一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，控制設(shè)計模塊包括暫態(tài)電壓失穩(wěn)模塊，被配置為利用暫態(tài)電壓失穩(wěn)機(jī)理計算pi控制策略下故障前后無功功率吸收極限，從而識別暫態(tài)電壓失穩(wěn)。

8.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，控制設(shè)計模塊包括暫態(tài)功角失穩(wěn)模塊，被配置為利用暫態(tài)功角失穩(wěn)機(jī)理計算下垂控制策略下有功功率傳輸極限，從而識別暫態(tài)功角失穩(wěn)。

9.如權(quán)利要求6所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，模式切換模塊中，正常運行時，構(gòu)網(wǎng)型變流器采用無功功率pi控制，實現(xiàn)恒無功功率控制或恒功率因數(shù)控制；暫態(tài)工況時，無功功率pi控制切換為電壓控制模式，設(shè)置電壓控制參考值，根據(jù)電壓控制參考值調(diào)整電壓控制值，避免了無功功率pi控制引起的暫態(tài)電壓失穩(wěn)現(xiàn)象。

10.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，模式切換模塊中，避免有功功率下垂控制引起的暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象，電壓控制值需滿足：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種構(gòu)網(wǎng)型變流器暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性增強(qiáng)方法及系統(tǒng)，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法的核心是構(gòu)網(wǎng)型變流器無功功率控制器的改進(jìn)設(shè)計。暫態(tài)工況時，實現(xiàn)無功功率控制模式的切換，將無功功率由PI控制切換為電壓控制模式，避免暫態(tài)電壓失穩(wěn)導(dǎo)致的電壓持續(xù)減小現(xiàn)象。同時，保證設(shè)定的電壓值能夠保證有功功率正常傳輸，避免暫態(tài)功角失穩(wěn)現(xiàn)象。本發(fā)明提出的方法能夠?qū)崿F(xiàn)變流器的暫態(tài)電壓與功角穩(wěn)定性同時增強(qiáng)，顯著減少電網(wǎng)故障導(dǎo)致的暫態(tài)失穩(wěn)情況。

技術(shù)研發(fā)人員：方旌揚,司文佳,劉晨鳴,馬千里,許濤,田昊,高峰,張承慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2