【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于并网变换器，尤其涉及一种下垂控制逆变器限流控制方法及系统。
技术介绍
1、下垂控制型逆变器作为一种主要的构网型逆变器，可提供快速的电压和频率支撑、可孤岛运行、故障穿越能力更强，因而被广泛应用于新能源并网场景。然而，与同步发电机具备6-7倍过电流能力不同的是，电力电子逆变器具备很有限的过电流能力，通常小于2倍的额定电流。电网故障时因下垂控制逆变器的电压源特性，承受严重的过电流，对逆变器造成损害，因此，下垂控制逆变器的故障限流控制对系统安全稳定运行至关重要。现有限流控制策略主要分为控制切换、电流限幅器和虚拟阻抗。
2、控制切换限流的原理即是在故障时将下垂控制切换成跟网型控制，通过电流环给定合适的参考值实现限流，这种方法虽然有效但需要快速精准的故障检测以保证控制切换的有效性，导致其实用性受限。采用限幅器限流即通过在电流参考值加上限幅环节，将故障电流限制在阈值内从而保证逆变器不过流，这种方法不需要复杂的参数设计，直接限制电流简单有效，但存在的问题是当电流限幅器激活时，下垂控制逆变器将保持电流源运行，其电压支撑能力减弱，此外故障期间的功角特性也将转为电流源功角特性，功角稳定性减弱。而虚拟阻抗限流通过将虚拟阻抗上的压降引入电压环以减小故障电流，在故障限流期间下垂控制逆变器仍为电压源特性，因此虚拟阻抗限流得到了广泛应用。
3、在虚拟阻抗限流控制的研究方面，主要可分为固定式虚拟阻抗、基于电压跌落的虚拟阻抗和基于电流变化的自适应虚拟阻抗。固定式虚拟阻抗需要电网侧故障信息的获取，根据故障时逆变器内电势和电网电压
4、现有虚拟阻抗限流控制存在的问题及缺陷为：其一，固定式虚拟阻抗虽然可以满足限流要求但需要快速和精准的故障检测，在实际工程中的应用受限；其二，在基于电压跌落和电流变化的自适应虚拟阻抗方面，有的研究通过故障时关闭下垂控制外环并通过内电势和电网电压之间的最大电压差来设计虚拟阻抗，虽然可成功限制故障电流，但这失去了构网型控制的电压和频率支撑能力，同时关闭下垂控制外环仍需故障信息检测；更普遍的是根据内电势和电网电压之间的最大电压差来设计虚拟阻抗，无需故障信息检测，但存在的问题是现有研究设计了较大的虚拟阻抗来减小端电压幅值，忽略了由于系统有功平衡的约束，在端电压幅值减小的同时功角也随着增大，导致故障电流随虚拟阻抗的变化呈非单调变化且存在故障电流最小值，且深度电网跌落下电流最小值将大于限流值，传统的自适应虚拟阻抗控制将无法满足限流要求。
5、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
6、(1)控制切换和电流限幅器在故障电流达到限幅时，构网型逆变器由电压源特性转为电流源特性，电压支撑能力和故障穿越能力减弱。
7、(2)固定式虚拟阻抗虽然可以满足限流要求但需要快速和精准的故障检测，在实际工程中的应用受限。
8、(3)传统的自适应虚拟阻抗控制在深度故障下将无法满足限流要求。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种下垂控制逆变器限流控制方法及系统。
2、本专利技术是这样实现的，一种下垂控制逆变器限流控制方法包括：
3、通过自适应虚拟阻抗和自适应有功参考值减小来限制故障电流，虚拟阻抗和有功参考值减小都与故障电流和额定电流的差成比例。
4、进一步，虚拟电阻-电流差比例系数由满足限流要求的虚拟电阻大小除以电流差额，其表达式为：
5、
6、式中，kr为虚拟电阻-电流差比例系数，为故障电流等于限流值时对应的虚拟电阻，ilim为逆变器限流要求值，ith为阈值电流。
7、进一步，通过内电势有功约束可得到使故障电流等于限流值的内电势相量，进一步联立内电势无功约束可得到使故障电流等于限流要求值的虚拟阻抗大小。
8、进一步，内电势有功和无功约束的表达式分别为：
9、
10、
11、
12、式中，e、δ分别为内电势幅值和功角，vg为电网电压，rv、xv分别为虚拟电阻和虚拟感抗，rg、xg分别为电网侧电阻和电网侧感抗,rσ为总电阻，xσ为总感抗，zσ为总阻抗大小，v0为额定电压，n为无功-电压下垂系数，pref、qref分别为有功和无功参考值。
13、进一步，使故障电流等于限流要求值的内电势相量的表达式为：
14、
15、
16、式中，和为故障电流等于限流要求值时的内电势相量。
17、进一步，通过联立使故障电流等于限流要求值的内电势相量和内电势无功约束，可得到使故障电流等于限流要求值的虚拟阻抗大小的表达式为：
18、
19、
20、式中，分别表示故障电流等于限流要求值时的虚拟阻抗、虚拟电阻和虚拟感抗。
21、进一步，考虑电压支撑效果，根据相量分析可知，由于选择作为限流虚拟阻抗。
22、进一步，当电网电压低于边界值时，故障电流最小值大于限流要求值，仅采用虚拟阻抗将无法满足限流要求，需要减小有功参考值以确保有效限制故障电流，有功参考值的范围为：
23、pref≤vgilim
24、考虑ieee 1159-2019规定的典型电网电压跌落范围为0.1-0.9p.u.，选择电网电压最小值为0.1p.u.，考虑一定裕度，认为有功参考值的最小值为0。由此可得有功参考值-电流差比例系数的表达式为：
25、
26、进一步，当故障电流等于限流要求值时，虚拟阻抗需要等于同时有功参考值需要小于vgilim以成功限制故障电流，考虑对限流最不利的工况：电网电压跌落至最小值0.1p.u.，电网侧阻抗为0，可得此时的表达式为：
27、
28、式中，vgmin为电网电压最小值。
29、由此，可得使故障电流等于限流要求值的虚拟电阻表达式为：
30、
31、式中，σv为虚拟阻抗比；
32、可得虚拟电阻-电流差比例系数的表达式为：
33、
34、本专利技术的另一目的在于提供一种下垂控制逆变器限流控制系统包括：
35、下垂控制型逆变器，用于作为控制对象；
36、总控制模块，用于整合控制效果；
37、比例参数计算模块，用以给定逆变器限流值、有功无功参考值、电压指令值、无功-电压下垂系本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗的调整通过以下步骤实现：
3.根据权利要求1或2任一项所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，所述有功参考值的减小遵循以下原则：
4.根据权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，该方法还包括：
5.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，采用的内电势有功和无功约束的表达式分别为：
6.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，使故障电流等于限流要求值的内电势相量的表达式为：
7.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，通过联立使故障电流等于限流要求值的内电势相量和内电势无功约束，可得到使故障电流等于限流要求值的虚拟阻抗大小的表达式为：
8.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，考虑电压支撑效果，根据相量分析可知，由于选择作为限流虚拟阻抗；
9.如权利要求2所
10.一种应用如权利要求1～9任意一项所述下垂控制逆变器限流控制方法的下垂控制逆变器限流控制系统，其特征在于，所述下垂控制逆变器限流控制系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗的调整通过以下步骤实现：
3.根据权利要求1或2任一项所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，所述有功参考值的减小遵循以下原则：
4.根据权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，该方法还包括：
5.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，采用的内电势有功和无功约束的表达式分别为：
6.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其特征在于，使故障电流等于限流要求值的内电势相量的表达式为：
7.如权利要求1所述的下垂控制逆变器限流控制方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：时晓洁，刘涛，林磊，严佳男，刘宇洋，李特，王智强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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