【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源电磁暂态仿真建模，具体涉及一种基于实时数字仿真器的statcom阻抗特性重构方法。
技术介绍
1、在化石能源不断枯竭的大背景下，随着电力电子技术的进步和我国“双碳”能源战略的实施，以风电、光伏为代表的新能源渗透率大幅提高。现阶段，风电场或光伏电站均会配置以statcom为代表的无功补偿设备进行无功补偿，以提升系统的传输效率。然而，由电力电子装置所组成的statcom易呈现出负阻尼的阻抗特征，会加剧电网出现次、超同步振荡的风险，影响电力系统的运行安全。因此，如何降低statcom的负阻尼特性，同时尽可能的让其提供正阻尼，提高电力系统的运行稳定性，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了降低statcom的负阻尼特性并提高电力系统的运行稳定性，提供一种基于实时数字仿真器的statcom阻抗特性重构方法，该方法通过在statcom控制环节内引入电压前馈控制进行阻抗重构，可以显著改善其负阻尼特性。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于实时数字仿真器的statcom阻抗特性重构方法，包括如下步骤：
4、步骤(1)，搭建基于实时数字仿真器的statcom单机无穷大系统；
5、步骤(2)，在statcom常规控制拓扑中引入电压前馈控制进行阻抗重构；
6、步骤(3)，根据步骤(2)引入电压前馈控制进行阻抗重构后的控制拓扑，修改statcom的控制程序，替代原有未引入电
7、步骤(4)，使用步骤(3)控制程序的statcom控制器作为基于实时数字仿真器的statcom单机无穷大系统的statcom控制器，开展statcom的阻抗特性计算，得到正序阻抗z1；
8、步骤(5)，由于步骤(4)得到的z1为一确定数值的复数，所以通过复数运行，即可得到z1的幅值和相位，即为重构的阻抗特性；
9、其中，步骤(2)的具体方法为：
10、statcom常规控制拓扑的最终输出的调制信号uds、uqs的表达式为：
11、
12、其中，id、iq分别为statcom在dq坐标系下dq轴的电流；idref、iqref分别为dq坐标系下电流环dq轴电流给定值；kd为前馈解耦系数；s为拉普拉斯变换中的复变量；uds表示常规控制拓扑最终输出的d轴电压；uqs表示常规控制拓扑最终输出的q轴电压；
13、hi(s)的表达式为：
14、
15、式中：kp_i、ki_i分别为电流环pi控制的比例和积分系数；
16、在statcom常规控制拓扑的控制环节内引入电压前馈控制进行阻抗重构，即增加-vdhy(s)和-vqhy(s)环节，加入阻抗重构控制后statcom最终输出的调制信号uds1、uqs1的表达式如式(5)所示；
17、
18、其中，uds1表示引入电压前馈控制进行阻抗重构后的控制拓扑最终输出的d轴电压；uqs1表示引入电压前馈控制进行阻抗重构后的控制拓扑最终输出的q轴电压；
19、式(5)中hy(s)的表达式为：
20、
21、式中：kdm为阻抗重构的比例系数；ωh、ωl分别为重构控制环节带通滤波器的上限截止频率和下限截止频率。
22、进一步，优选的是，所述的基于实时数字仿真器的statcom单机无穷大系统中，statcom本体与35kv母线相连，然后通过主变压器升压至220kv，再与无穷大电网相连，statcom控制器通过光纤与rt-lab仿真器传输pwm控制信号，statcom控制器通过db37连接线与仿真器的模拟量输出板卡相连，采集电网三相电压、电流信号。
23、进一步，优选的是，步骤(4)的具体方法为：
24、(4.1)在扰动电压源处向statcom本体注入幅值为a％*un、频率为f的三相正序电压扰动信号：
25、
26、式中：ua+、ub+、uc+分别为三相正序电压扰动信号，t为时间，a和f均为大于等于1的正整数，un为statcom并网点标称电压；
27、(4.2)采集statcom机端三相电压、电流瞬时值数据。
28、(4.3)利用快速傅里叶变换函数对(4.2)中所采集到的三相电压、电流瞬时值数据进行傅里叶变换，可提取在频率f下的三相电压幅值和相位；
29、(4.4)则在频率f下的正序电压δup(f)、正序电流δip(f)为；
30、
31、其中，ua+(f)、ub+(f)、uc+(f)在频率f下的三相电压幅值；
32、uθa+(f)、uθb+(f)、uθc+(f)在频率f下的三相电压相位；
33、ia+(f)、ib+(f)、ic+(f)在频率f下的三相电流幅值；
34、iθa+(f)、iθb+(f)、iθc+(f)在频率f下的三流电压相位；
35、(4.5)计算在频率f下的正序阻抗z1：
36、z1＝δup(f)/δip(f) (4)。
37、进一步，优选的是，(4.3)中，利用matlab中的fft函数对(4.2)中所采集到的三相电压、电流瞬时值数据进行傅里叶变换。
38、进一步，优选的是，ωh、ωl分别为3000hz和1hz。
39、本专利技术步骤(1)中，搭建基于实时数字仿真器(如：rt-lab)的statc om单机无穷大系统；所述的基于实时数字仿真器的statcom单机无穷大系统中，statcom本体与35kv母线相连，然后通过主变压器升压至220kv，再与无穷大电网相连，statcom控制器通过光纤与rt-lab仿真器传输pwm控制信号，statcom控制器通过db37连接线与仿真器的模拟量输出板卡相连，采集电网三相电压、电流信号，如图1所示。
40、现阶段statcom普遍常用的控制拓扑如图2所示，其最终输出的调制信号uds、uqs的表达式为：
41、
42、图2中：va、vb、vc、ia、ib、ic分别为statcom的输出电压和电流；qref为无功给定值；q为statcom无功输出值；θpll为锁相环输出相位差；spwm表示正弦脉宽调制；vd、vq和id、iq分别为statcom在dq坐标系下dq轴的电压和电流；idref、iqref分别为dq坐标系下电流环dq轴电流给定值；kd为前馈解耦系数；s为拉普拉斯变换中的复变量。
43、式(1)中hi(s)的表达式为：
44、
45、式中：kp_i、ki_i分别为电流环pi控制的比例和积分系数；
46、图2中hq(s)的表达式为：
47、
48、式中：kp_q、ki_q分别为无功外环pi控制的比例和积分系数；
49、图2中中hpll(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于实时数字仿真器的STATCOM阻抗特性重构方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于实时数字仿真器的STATCOM阻抗特性重构方法，其特征在于，所述的基于实时数字仿真器的STATCOM单机无穷大系统中，STATCOM本体与35kV母线相连，然后通过主变压器升压至220kV，再与无穷大电网相连，STATCOM控制器通过光纤与RT-LAB仿真器传输PWM控制信号，STATCOM控制器通过DB37连接线与仿真器的模拟量输出板卡相连，采集电网三相电压、电流信号。
3.根据权利要求1所述的基于实时数字仿真器的STATCOM阻抗特性重构方法，其特征在于，步骤(4)的具体方法为：
4.根据权利要求3所述的基于实时数字仿真器的STATCOM阻抗特性重构方法，其特征在于，(4.3)中，利用Matlab中的FFT函数对(4.2)中所采集到的三相电压、电流瞬时值数据进行傅里叶变换。
5.根据权利要求1所述的基于实时数字仿真器的STATCOM阻抗特性重构方法，其特征在于，ωH、ωL分别为3000Hz和1Hz。
【技术特征摘要】
1.一种基于实时数字仿真器的statcom阻抗特性重构方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于实时数字仿真器的statcom阻抗特性重构方法，其特征在于，所述的基于实时数字仿真器的statcom单机无穷大系统中，statcom本体与35kv母线相连，然后通过主变压器升压至220kv，再与无穷大电网相连，statcom控制器通过光纤与rt-lab仿真器传输pwm控制信号，statcom控制器通过db37连接线与仿真器的模拟量输出板卡相连，采集电网三相电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：文天舒，伍阳阳，袁华宇，李晓龙，白鹏，郭映维，张彩强，鲁聪，沐润志，宋小龙，张瑀明，杨蕾，方雪峰，王禹，杨正宇，张昊立，
申请(专利权)人：云南电力试验研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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