一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统，对全功率变流器主控制器交流侧三相电流进行在线监测，实时提取当下的最大振荡分量的频率，当任意频率的振荡出现时，会自动识别当下的振荡频率，然后通过动态的带通滤波，在当下的振荡频率处精准附加额外阻尼，从而抑制振荡，因此，不需要预先知道可能出现的振荡频率，整个附加阻尼控制的设计也不依赖于针对某个特定的频率范围；当系统条件发生变化或由于其他原因导致振荡频率大范围变化时，带通滤波器的通带范围也会随之变化，进而针对性地改变附加阻尼所出现的频率范围，达到同样的振荡抑制效果，而不需要对既有的附加阻尼控制的结构、参数做任何人工的改变。变。变。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及全功率变流器
，尤其涉及一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统。

技术介绍

[0002]全功率变流器是一种常见的电力电子设备，能够实现较大容量的直流与交流电功率双向变换，广泛应用于风力发电、光伏、柔性直流输电、电动车充电等领域。全功率变流器的主控制器如图1所示，主要由以下环节构成：电压电流采样、锁相环、dq坐标变换、电压(或功率)外环、电流内环、脉宽调制(PWM)信号生成。
[0003]宽频振荡问题是电力系统中常可能会出现的一类问题，其主要特点是(1)没有轴系机械模态的参与，而是由新能源、电力电子设备及其控制器引发；(2)由于电力电子设备各环节的控制器带宽范围大，宽频振荡的典型频率范围可跨越3Hz至1000Hz以上。宽频振荡抑制问题已经成为制约高比例新能源电力系统发展的重要技术问题，并且随着新能源并网规模增加、电网运行方式多样化等因素，使得这一问题愈发复杂，严重危害电力系统的安全稳定运行。
[0004]现有的宽频振荡抑制方法只适用于模型结构清晰、系统参数和控制参数已知，已明确可能出现的振荡频率、振荡频率单一且不发生大范围变化的确定性系统，适用性较差，难以满足智能电网的智能化需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法和系统，用于解决现有的宽频振荡抑制方法只适用于模型结构清晰、系统参数和控制参数已知，已明确可能出现的振荡频率、振荡频率单一且不发生大范围变化的确定性系统，适用性较差，难以满足智能电网的智能化需求的技术问题。
[0006]有鉴于此，本专利技术第一方面提供了一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法，包括：
[0007]读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号，提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间；
[0008]若单次振荡持续时间不小于阈值，则进入阻尼控制状态，判断振荡频率是否小于100Hz；
[0009]若振荡频率小于100Hz，则按照同步/超同步振荡情况设置第一滤波器阻尼比构造带通滤波器，读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第一滤波器阻尼比构造的带通滤波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压信号，将附加调制电压信号叠加到全功率变流器主控制器的脉宽调制器的输入端；
[0010]若振荡频率不小于100Hz，则按照中频/高频振荡情况设置第二滤波器阻尼比构造带通滤波器，读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第二滤波器阻尼比构造的带通滤
波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压信号，将附加调制电压信号叠加到全功率变流器主控制器的脉宽调制器的输入端；
[0011]评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果，判断振荡分量是否已满足要求，若是，则维持当前的附加阻尼控制参数不变并退出阻尼控制状态，否则，根据宽频振荡抑制效果在线微调阻尼增益，直至振荡分量消除。
[0012]可选地，第一滤波器阻尼比为0.5，第二滤波器阻尼比为0.707。
[0013]可选地，评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果，判断振荡分量是否已满足要求，若是，则维持当前的附加阻尼控制参数不变，否则，根据宽频振荡抑制效果在线微调阻尼增益，直至振荡分量消除，具体包括：
[0014]评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果；
[0015]判断振荡分量是否已消除；
[0016]若断振荡分量已消除，且基波成分恢复正常，则维持当前的附加阻尼控制参数不变，并退出阻尼控制状态；
[0017]若断振荡分量未完全消除，则在线微调增大阻尼增益，继续评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果；
[0018]若断振荡分量已消除但基波成分受到明显的抑制，则在线微调减小阻尼增益，继续评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果。
[0019]可选地，读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号，提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间，具体包括：
[0020]读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号；
[0021]对交流侧三相电流信号进行快速傅里叶变换，提取频谱信息；
[0022]根据频谱信息提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间。
[0023]本专利技术第二方面提供了一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制装置，包括振荡分量提取模块、动态阻尼增益控制模块、带通滤波器构造模块、使能控制模块、与门逻辑模块和振荡抑制效果评估模块；
[0024]振荡分量提取模块的输入端连接全功率变流器主控制器的交流侧，输出端连接使能控制模块，用于读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号，提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间，将最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间发送给使能控制模块；
[0025]使能控制模块，用于根据接收到的持续时间，判断单次振荡持续时间是否不小于阈值，若是，则进入阻尼控制状态，向带通滤波器构造模块发送使能控制信号为1的使能信号和最大振荡分量的振荡频率，否则，保持当前待机状态，向与门逻辑模块发送使能控制信号为0的使能信号；
[0026]带通滤波器构造模块，用于判断振荡频率是否小于100Hz，若振荡频率小于100Hz，则按照同步/超同步振荡情况设置第一滤波器阻尼比构造带通滤波器，若振荡频率不小于100Hz，则按照中频/高频振荡情况设置第二滤波器阻尼比构造带通滤波器；
[0027]动态阻尼增益控制模块，用于从振荡分量提取模块读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第一滤波器阻尼比构造的带通滤波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压
信号，将附加调制电压信号叠加到与门逻辑模块；
[0028]或用于从振荡分量提取模块读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第二滤波器阻尼比构造的带通滤波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压信号，将附加调制电压信号叠加到与门逻辑模块；
[0029]与门逻辑模块，用于根据使能控制模块的输出和动态阻尼增益控制模块的输出进行与逻辑运算，将运算结果叠加到全功率变流器主控制器的脉宽调制器的输入端；
[0030]振荡抑制效果评估模块，用于评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果，判断振荡分量是否已满足要求，若是，则维持当前的附加阻尼控制参数不变并退出阻尼控制状态，否则，根据宽频振荡抑制效果通过动态阻尼增益控制模块在线微调阻尼增益，直至振荡分量消除。
[0031]可选地，第一滤波器阻尼比为0.5，第二滤波器阻尼比为0.707。
[0032]可选地，振荡抑制效果评估模块具体用于：
[0033]评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果；
[0034]判断振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法，其特征在于，包括：读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号，提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间；若单次振荡持续时间不小于阈值，则进入阻尼控制状态，判断振荡频率是否小于100Hz；若振荡频率小于100Hz，则按照同步/超同步振荡情况设置第一滤波器阻尼比构造带通滤波器，读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第一滤波器阻尼比构造的带通滤波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压信号，将附加调制电压信号叠加到全功率变流器主控制器的脉宽调制器的输入端；若振荡频率不小于100Hz，则按照中频/高频振荡情况设置第二滤波器阻尼比构造带通滤波器，读取交流侧三相电流信号的电流值，经根据第二滤波器阻尼比构造的带通滤波器后再乘以阻尼增益，得到附加调制电压信号，将附加调制电压信号叠加到全功率变流器主控制器的脉宽调制器的输入端；评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果，判断振荡分量是否已满足要求，若是，则维持当前的附加阻尼控制参数不变并退出阻尼控制状态，否则，根据宽频振荡抑制效果在线微调阻尼增益，直至振荡分量消除。2.根据权利要求1所述的抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法，其特征在于，第一滤波器阻尼比为0.5，第二滤波器阻尼比为0.707。3.根据权利要求1所述的抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法，其特征在于，评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果，判断振荡分量是否已满足要求，若是，则维持当前的附加阻尼控制参数不变，否则，根据宽频振荡抑制效果在线微调阻尼增益，直至振荡分量消除，具体包括：评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果；判断振荡分量是否已消除；若断振荡分量已消除，且基波成分恢复正常，则维持当前的附加阻尼控制参数不变，并退出阻尼控制状态；若断振荡分量未完全消除，则在线微调增大阻尼增益，继续评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果；若断振荡分量已消除但基波成分受到明显的抑制，则在线微调减小阻尼增益，继续评估投入附加阻尼控制后的全功率变流器的宽频振荡抑制效果。4.根据权利要求1所述的抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制方法，其特征在于，读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号，提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间，具体包括：读取全功率变流器主控制器交流侧三相电流信号；对交流侧三相电流信号进行快速傅里叶变换，提取频谱信息；根据频谱信息提取交流侧三相电流信号的最大振荡分量，记录最大振荡分量的电流值、振荡频率和持续时间。5.一种抑制全功率变流器并网宽频振荡的控制系统，其特征在于，包括振荡分量提取模块、动态阻尼增益控制模块、带通滤波器构造模块、使能控制模块、与门逻辑模块和振荡
抑制效果评估模块；振荡分量提取模块的输入端连接全功率变流器主控制器的交流侧，输出端连接使能控制模块，用于读取...

【专利技术属性】
技术研发人员：言缵弘，洪潮，周保荣，姚文峰，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：