一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法技术

本发明专利技术公开了一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，通过电网无故障情况下执行基于传统的摇摆方程的逆变器控制；通过锁相环对电网电压锁相，获取电网电压的相位与幅值；根据电网电压的幅值判断电网的状态；根据电网的状态选择执行功率支撑模式或虚拟同步模式；选择后对电网电压进行检测，判断电网电压是否恢复正常，若电网电压未恢复正常，则重复前一步骤，直至电网电压恢复正常；若电网电压恢复正常，则逆变器切换回正常运行模式。本发明专利技术方法考虑了电流限幅器对电网支撑作用的影响，避免了因使用传统电流限幅器导致系统失稳及电网支撑能力弱的缺陷，实现了电网支撑模式的灵活切换，提高了传统虚拟同步逆变器对电网的功率支撑效果。对电网的功率支撑效果。对电网的功率支撑效果。

【技术实现步骤摘要】
一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法


[0001]本专利技术属于新能源发电
，涉及一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法。

技术介绍

[0002]虚拟同步逆变器是近些年来得到快速发展并在电网中得到应用的一种逆变器类型，其使用虚拟同步控制实现将光伏、风电等新能源发出的电能进行转化，并接入电网，实现新能源的消纳。
[0003]虚拟同步逆变器在运行时会受到多种扰动因素的影响，如重要机组切除、重负载接入、电网侧短路等典型扰动均会造成电网电压大幅波动，进而引起逆变器工作发生异常。因此，需要研究逆变器在扰动情况下的运行特性，并研究提升逆变器抗扰动的运行能力。因此，现有的技术方案中，多从保护逆变器自身的角度出发，提出了确保逆变器自身安全的暂态限流控制方法。但是随着新能源装备在电网中的渗透率的提升，单一地对逆变器自身进行保护无益于电网的良性发展，特别在电网发生大扰动故障时，电网需要新能源装备提供功率支撑改善自身运行稳定性，而现有的方法针对这一问题鲜有讨论。
[0004]因此，本专利技术提出了一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，解决了现有技术中的因使用电流限幅器导致系统失稳及逆变器对电网支撑能力弱的问题，提高虚拟同步逆变器对电网的功率支撑能力。
[0006]根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，包括：
[0007]电网无故障情况下，执行基于传统的摇摆方程的逆变器控制；
[0008]使用锁相环对电网电压进行锁相，获取实时的电网电压的相位与幅值；
[0009]根据所述电网电压的幅值判断电网的状态；
[0010]根据所述电网的状态选择执行功率支撑模式或虚拟同步模式；
[0011]在选择模式后对电网电压进行检测，判断电网电压是否恢复正常，若电网电压未恢复正常，则重复前一步骤，直至电网电压恢复正常；若电网电压恢复正常，则逆变器切换回正常运行模式。
[0012]可选地，根据所述电网电压的幅值判断电网电压是否跌落，从而得到电网的状态。
[0013]可选地，判断电网电压是否跌落的条件为：
[0014][0015]上式中，v
gq
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
gd
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
tref
为电网额定电压幅值，v
th
为电网电压最大允许波动范围；
[0016]当满足条件，则电网电压跌落，电网电压处于低电压状。
[0017]可选地，所述锁相环通过将q轴电网电压控制为0实现电网电压幅值锁相。
[0018]可选地，所述电网电压的相位δ
g
的表达式为：
[0019]δ
g
＝∫ω
g
dt
[0020]上式中，ω
g
为电网实际角频率，t为时间；
[0021]当电网电压对称且v
gq
＝0时，v
gd
等于电网电压的幅值。
[0022]可选地，根据所述电网的状态选择执行功率支撑模式或虚拟同步模式具体包括：当电网处于低电压工作状态时，电网执行逆变器电压电流双闭环控制，并结合电网的低电压状态修改逆变器的运行模式；反之电网执行功率支撑模式，继续判断电网电压是否满足准备切换条件，若满足切换条件，则将电网的工作状态准备切换为虚拟同步模式；反之结束控制。
[0023]可选地，所述准备切换条件为：
[0024][0025]上式中，v
gq
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
gd
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
tref
为电网额定电压幅值，v
th
为电网电压最大允许波动范围。
[0026]可选地，修改逆变器的运行模式的过程中，对摇摆方程的相角进行快速冻结。
[0027]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法。
[0028]根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任意一项所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法。
[0029]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0030]本专利技术所提供的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，通过电网无故障情况下，执行基于传统的摇摆方程的逆变器控制；使用锁相环对电网电压进行锁相，获取实时的电网电压的相位与幅值；根据所述电网电压的幅值判断电网的状态；根据所述电网的状态选择执行功率支撑模式或虚拟同步模式；在选择模式后对电网电压进行检测，判断电网电压是否恢复正常，若电网电压未恢复正常，则重复前一步骤，直至电网电压恢复正常；若电网电压恢复正常，则逆变器切换回正常运行模式。本专利技术方法考虑了电流限幅器对电网支撑作用的影响，避免了因使用传统电流限幅器导致系统失稳及电网支撑能力弱的缺陷，实现了电网支撑模式的灵活切换，提高了传统虚拟同步逆变器对电网的功率支撑效果。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法的流程图；
[0033]图2是本专利技术的逆变器锁相环的结构示意图；
[0034]图3是本专利技术的逆变器的电压
‑
电流双闭环控制结构示意图；
[0035]图4是本专利技术的虚拟同步逆变器相角冻结与切换过程示意图；
[0036]图5是使用本方法的无支撑控制条件下逆变器的输出功率示意图；
[0037]图6是本专利技术的逆变器的输出功率示意图。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0039]实施例1
[0040]根据本专利技术实施例，提供了一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，其特征在于，包括：电网无故障情况下，执行基于传统的摇摆方程的逆变器控制；使用锁相环对电网电压进行锁相，获取实时的电网电压的相位与幅值；根据所述电网电压的幅值判断电网的状态；根据所述电网的状态选择执行功率支撑模式或虚拟同步模式；在选择模式后对电网电压进行检测，判断电网电压是否恢复正常，若电网电压未恢复正常，则重复前一步骤，直至电网电压恢复正常；若电网电压恢复正常，则逆变器切换回正常运行模式。2.根据权利要求1所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电网电压的幅值判断电网电压是否跌落，从而得到电网的状态。3.根据权利要求2所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，其特征在于，判断电网电压是否跌落的条件为：上式中，v
gq
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
gd
为d
‑
q坐标系下q轴电网电压值，v
tref
为电网额定电压幅值，v
th
为电网电压最大允许波动范围；当满足条件，则电网电压跌落，电网电压处于低电压状。4.根据权利要求1所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，其特征在于，所述锁相环通过将q轴电网电压控制为0实现电网电压幅值锁相。5.根据权利要求1所述的面向电网暂态功率支撑的虚拟同步逆变器控制方法，其特征在于，所述电网电压的相位δ
g
的表达式为：δ
g
＝∫ω
g
dt上式中，ω
g
为电网实...

【专利技术属性】
技术研发人员：周柯，张龙飞，金庆忍，奉斌，莫枝阅，卢柏桦，姚知洋，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：