本发明专利技术公开了一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，该方法包括以下几个步骤：步骤1：建立基于跟网型换流器的交直流混合微电网系统；步骤2：基于功‑角摇摆方程对跟网型换流器进行暂态稳定性分析，获得暂态失稳影响因素；步骤3：根据暂态失稳影响因素，获得锁相环参数，以进行自适应设计。本发明专利技术公开的方法考虑了系统直流电压控制的影响，推算出的系统阻尼比能够准确全面地显示系统稳定性的影响因子；锁相环参数根据系统功率水平的变化自适应变化，具有应用的普适性和灵活性，能够提高跟网型换流器的暂态稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及跟网型换流器控制，尤其涉及一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法。
技术介绍
1、随着清洁能源的开发与利用，新能源电网得到了高速发展，作为新能源并网重要接口的电力电子换流器在电力系统中的渗透率不断提高，现代电力系统的发展逐渐呈现出“双高”的趋势。电压源型换流器作为广泛使用的可再生能源和电网之间的接口,其控制关乎新型电力系统的安全稳定运行。相比于传统同步发电机通过实际物理转子结构实现并网同步，vsc因其固有的高阶非线性和多时间尺度特性而与电网的交互特性更为复杂。目前vsc的控制方式主要有两种，分别是跟网型控制和构网型控制，其中跟网控制电压源型换流器通过锁相环与电网电压同步，功率响应速度更快，但扰动耐受性较低，特别是在输电距离大、短路比小的极弱电网环境下，锁相环更容易发生同步失稳，这将引发连锁脱网甚至电网崩溃。基于以上背景，跟网控制电压源型换流器的同步稳定是保障电力系统稳定运行的必要条件。
2、目前，国内外对跟网控制电压源型换流器的同步稳定控制的相关研究中，针对换流器的小扰动建模和稳定性分析较为广泛，而针对大信号稳定性的研究较少；同时，针对大信号稳定性的研究中，没有考虑直流电压控制的影响和系统功率变化的差异性，从而所提出的控制策略具有应用的局限性，不利于增强跟网型换流器的暂态稳定性。
3、综上所述，在新型电网中，新能源并网换流器大多为跟网型换流器，实现分布式电源的高效利用，但是缺乏频率、电压支撑能力。如何提供一种能够提高跟网型换流器暂态稳定性的方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
<
br/>技术实现思路
1、本专利技术提供了一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，该方法考虑了系统直流电压控制的影响，能够准确全面地分析出系统稳定性的影响因子；所述锁相环参数自适应设计方法根据系统功率水平和电网电压跌落的深度的变化自适应调节，以有效避免因电网电压跌落而导致跟网型换流器同步失稳的情况，具有应用的普适性和灵活性，能够提高跟网型换流器的暂态稳定性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供基于锁相环参数自适应设计的跟网型换流器暂态稳定性增强方法包括以下步骤：
3、步骤1：建立基于跟网型换流器的交直流混合微电网系统；
4、进一步地，所述基于跟网型换流器的交直流混合微电网系统，其特征在于，所述系统包括：
5、直流子系统，所述直流子系统包括分布式发电单元、稳压模块和测压模块；所述分布式发电单元包括光伏发电单元、风力发电单元和蓄电池组；
6、交流子系统，所述交流子系统包括依次串联的电感滤波器、电能测量模块、等效电阻、等效电感和电网，所述等效电阻接入电网；
7、跟网型换流器，所述直流子系统和所述交流子系统均与所述跟网型换流器连接；
8、所述跟网型换流器包括锁相环、直流电压控制器、dq坐标变换器、矢量电流控制器和脉宽调制器，所述锁相环和所述dq坐标变换器电连接，所述dq坐标变换器和所述直流电压控制器并联，同时与所述矢量电流控制器电连接，所述矢量电流控制器、脉宽调制器和所述跟网型换流器依次电串联。
9、进一步地，所述锁相环包括：鉴相器、环路滤波器和压控振荡器；所述鉴相器、环路滤波器和压控振荡器依次电连接，在锁相环内部形成一个闭环系统。
10、步骤2：基于功-角摇摆方程对跟网型换流器进行暂态稳定性分析，获得暂态失稳影响因素；
11、进一步地，所述的基于功-角摇摆方程对跟网型换流器进行暂态稳定性分析，获得暂态失稳影响因素，其特征在于，所述基于功-角摇摆方程通过类比传统同步发电机转子功角摇摆方程，计算出跟网型换流器四阶大信号系统的阻尼比ζ，用于反映出大信号下系统的暂态失稳机理和影响因素；
12、进一步地，所述系统阻尼比为ζ是用于评估系统稳定性和动态响应特性的重要性能指标，计算公式如下：
13、
14、式中，de和je分别表示跟网型换流器系统的等效转动阻尼系数和等效转动惯量，ωg是电网基波角频率；
15、进一步地，所述系统阻尼比为ζ经以下步骤确定：
16、步骤2.1：建立锁相环的控制方程：
17、
18、其中，kpllp和kplli分别为锁相环比例和积分增益，ωpll为锁相环输出角频率，upccq表示并网点三相电压经过park变换后所得纵轴分量；
19、步骤2.2：简化跟网型换流器四阶大信号系统，获得upccq的表达式；
20、所述简化过程为：将直流子系统和跟网型换流器简化为受控的理想电流源，所述受控的理想电流源的电流幅度由直流电压控制器确定，电流相位角由锁相环确定；
21、简化后的跟网型换流器四阶大信号系统包括：所述受控的理想电流源、公共连接点、等效电阻、等效电感和电网；
22、所述upccq的表达式为：
23、upccq＝-ugsinδ+idrefωplllg；
24、式中，upccq表示公共连接点三相电压经过park变换后所得纵轴分量，ug表示公共连接点处的电压幅值，δ为系统功角，idref为系统有功电流参考值，ωpll为锁相环的输出角频率，lg是电网电感。
25、步骤2.3：结合步骤2.1中所述锁相环的控制方程和步骤2.2中所述upccq的表达式，获得所述跟网型换流器四阶大信号系统的功-角摇摆方程：
26、
27、其中，ωg＝100πrad/s是电网基波角频率，i'dref代表电流参考值的导数，pt代表等效机械功率，pe代表等效电磁功率，de和je分别表示系统的等效转动阻尼系数和等效转动惯量，kpllp和kplli为锁相环比例和积分增益。
28、步骤2.4：基于步骤2.3的功-角摇摆方程，获得系统阻尼比ζ：
29、
30、步骤2.5：根据系统阻尼比ζ，获得跟网型换流器同步稳定性的影响因素，所述影响因素包括：电网电压、锁相环比例增益参数和积分增益参数、电流参考值纵、横轴分量、锁相环与电网电压相角差；其中，电网电压越小，ζ越小，系统越不稳定；减小kplli能够增大ζ，同时de和je也将增大，系统稳定性提高。
31、步骤3：根据暂态失稳影响因素，获得锁相环参数，以进行自适应设计。
32、进一步地，所述获得锁相环参数，以进行自适应设计基于系统阻尼比ζ，具体步骤如下：
33、步骤3.1：在所述跟网型换流器四阶大信号系统中，由于考虑直流电压控制和电网电压跌落情况，因此阻尼比、等效转动阻尼系数和等效转动惯量均可能小于0，导致系统同步失稳。
34、因此，令阻尼比、等效转动阻尼系数和等效转动惯量均大于0，得到不等式约束方程：
35、
36、步骤3.2：由步骤2.5可知，减小kplli能增大系统阻尼系数，而kpllp对ζ的影响较为复杂，因此通过自适应参数的设计减小kplli，以增大ζ，从而提高系统暂态稳定性。同时结合直流侧功率本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述交直流混合微电网系统包括：
3.如权利要求2所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述锁相环包括：鉴相器、环路滤波器和压控振荡器；
4.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，基于功-角摇摆方程对跟网型换流器进行暂态稳定性分析，获得暂态失稳影响因素，通过类比传统同步发电机转子功角摇摆方程，计算出跟网型换流器四阶大信号系统的阻尼比ζ，用于反映出大信号下系统的暂态失稳机理和影响因素；
5.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述获得锁相环参数，以进行自适应设计基于系统阻尼比ζ，具体步骤如下：
6.如权利要求5所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述自适应设计考虑了直流电压控制的影响，使锁相环能够针对不同的直流功率水平和电网电压跌落深度自适应地调节Kplli的整定值，以提高所述考虑直流电压控制的跟网型换流器四阶大信号系统的暂态稳定性。
7.一种跟网型换流器，其特征在于，所述跟网型换流器考虑直流电压控制模块，接入所述锁相环参数自适应设计方法改进后的锁相环，所述锁相环经权利要求1-6任意一项所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法设计得到。
8.一种交直流混合微电网系统，其特征在于，该系统包括权利要求7所述的跟网型换流器。
...
【技术特征摘要】
1.一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
2.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述交直流混合微电网系统包括：
3.如权利要求2所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，所述锁相环包括：鉴相器、环路滤波器和压控振荡器；
4.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析及增强方法，其特征在于，基于功-角摇摆方程对跟网型换流器进行暂态稳定性分析，获得暂态失稳影响因素，通过类比传统同步发电机转子功角摇摆方程，计算出跟网型换流器四阶大信号系统的阻尼比ζ，用于反映出大信号下系统的暂态失稳机理和影响因素；
5.如权利要求1所述的一种跟网型换流器暂态稳定性分析...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋硕，韩登科，董新伟，郑利明，王志超，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。