【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，特别是涉及一种基于电容电压与有功功率切换的构网型svg控制方法。
技术介绍
1、随着生产生活对电力需求的不断增长，对电网稳定性和效率提出了更高要求。然而，传统电力系统在面对日益复杂的负载变化、新能源接入以及大规模工业用电等挑战时显露出一些问题。在实际应用中，传统无功补偿器在响应速度、精准性和适应性方面存在局限性，由于其无功补偿存在一定的滞后，当系统电压变化较快时，常规无功补偿器不仅难以抑制暂态电压变化，反而存在着无功反调现象，进一步恶化电压稳定问题，无法完全满足当今复杂电力系统的需求。
2、静态无功补偿设备(svg)是一种衍生自构网技术的应用，其主要功能在于维持内电势幅值稳定，当系统侧电压发生扰动时，svg能够提供自然、无延时的无功支撑。此外，如果配备了短时储能装置，svg还可以为大电网提供一定的惯量支撑。综上，构网型svg能够提高系统响应速度、降低谐波污染、优化供电质量，并与智能配电网络相结合，实现对系统稳定性和效率的全面提升。
3、然而，尽管构网型svg能够给电网带来惯量支撑与阻尼能力，但这也提高了对直流侧总电容电压的控制要求。现有构网型svg通常使用虚拟同步机控制，虽能使直流侧相间与相内电容电压均衡，但无法维持直流侧总电容电压稳定，容易导致电容过冲与过放等问题，影响电容寿命。
4、因此，有必要提出新的方案以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种基于电容电压与有功
2、为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：
3、提供一种基于电容电压与有功功率切换的构网型svg控制方法，是在静态无功补偿设备svg的运行过程中交替执行有功功率-频率控制和电容电压-频率下垂控制，具体包括以下步骤：
4、在每个控制周期持续监测svg设备的直流侧总电容电压vdc；
5、按照下述方式对直流侧电容进行充放电操作：当直流侧总电容电压vdc跌落至设定的低阈值vdc，min时，从有功功率-频率控制切换至电容电压-频率下垂控制，由电网对svg设备的直流侧电容进行充电；当直流侧总电容电压vdc充电至设定的高阈值vdc，max时，将控制方式从电容电压-频率下垂控制切换回有功功率-频率控制；若直流侧总电容电压vdc位于两个阈值之间，则保持原控制策略不变；
6、利用有功功率-频率控制或电容电压-频率下垂控制生成的相位角δ，结合无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值em，依次经过虚拟阻抗电压控制、交流电流内环控制、park变换和相内相间电压均衡的处理最终生成开关信号；通过控制svg设备内部开关器件的导通与关断，保持直流侧总电容电压稳定和输出有功功率调节。
7、作为本专利技术的优选方案，根据svg设备直流侧电容总额定电压vdc，rated来确定低阈值vdc，min和高阈值vdc，max的取值；其中，低阈值vdc，min取值不高于0.7vdc，rated，高阈值vdc，max的取值不低于0.9vdc，rated。
8、作为本专利技术的优选方案，所述有功功率-频率控制是基于虚拟同步机构网控制中的有功-频率环节实现的；通过在控制环节中加入转子运动方程模仿同步发电机，给系统带来惯量和阻尼特性；所述转子运动方程由下式表示：
9、
10、其中，j表示vsg控制的惯性系数，d表示vsg控制的阻尼系数，pm表示机械功率，pe表示电磁功率，ω表示vsg输出角速度，ωs表示电网电压角速度，δ表示虚拟功角。
11、作为本专利技术的优选方案，所述电容电压-频率下垂控制是基于直流电容动态与发电机转子动态的相似性，实现对同步机同步特性的模拟；所用的传递函数如下所示：
12、
13、式中，gps(s)为直流侧总电容电压平方差-频率的传递函数；s为传递函数中的复变量；kj为惯量模拟系数；kd为阻尼系数。
14、作为本专利技术的优选方案，基于电容电压-频率下垂控制或有功功率-频率控制得到角频率ω，再经过积分计算得到相位角δ；然后将相位角δ和无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值em作为虚拟阻抗电压控制的输入。
15、作为本专利技术的优选方案，所述svg设备是基于级联h桥星型拓扑结构或三角形拓扑结构；svg设备中的每一相均由滤波电感和n个电气结构与参数相同的子模块串联构成；每个子模块均由电容和4个组成h桥的开关管构成，所述开关管是igbt或igct。
16、本专利技术进一步提供了用于实现基于电容电压与有功功率切换的构网型svg控制方法的装置，该装置包括电容电压监测模块、控制策略切换模块和svg设备控制模块；
17、电容电压监测模块，在每个控制周期持续监测svg设备的直流侧总电容电压vdc；
18、控制策略切换模块，通过切换控制策略实现对对直流侧电容的充放电操作，具体包括：当直流侧总电容电压vdc跌落至设定的低阈值vdc，min时，从有功功率-频率控制切换至电容电压-频率下垂控制，由电网对svg设备的直流侧电容进行充电；当直流侧总电容电压vdc充电至设定的高阈值vdc，max时，将控制方式从电容电压-频率下垂控制切换回有功功率-频率控制；若直流侧总电容电压vdc位于两个阈值之间，则保持原控制策略不变；
19、svg设备控制模块，利用有功功率-频率控制或电容电压-频率下垂控制生成的相位角δ，结合无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值em，依次经过虚拟阻抗电压控制、交流电流内环控制、park变换和相内相间电压均衡的处理最终生成开关信号；通过控制svg设备内部开关器件的导通与关断，保持直流侧总电容电压稳定和输出有功功率调节。
20、作为本专利技术的优选方案，所述控制策略切换模块根据svg设备直流侧电容总额定电压vdc，rated来确定低阈值vdc，min和高阈值vdc，max的取值；其中，低阈值vdc，min取值不高于0.7vdc，rated，高阈值vdc，max的取值不低于0.9vdc，rated。
21、作为本专利技术的优选方案，所述控制策略切换模块在执行有功功率-频率控制时，是基于虚拟同步机构网控制中的有功-频率环节实现的；通过在控制环节中加入转子运动方程模仿同步发电机，给系统带来惯量和阻尼特性；所述转子运动方程由下式表示：
22、
23、其中，j表示vsg控制的惯性系数，d表示vsg控制的阻尼系数，pm表示机械功率，pe表示电磁功率，ω表示vsg输出角速度，ωs表示电网电压角速度，δ表示虚拟功角。
24、作为本专利技术的优选方案，所述控制策略切换模块在执行电容电压-频率下垂控制时，是基于直流电容动态与发电机转子动态的相似性，实现对同步机同步特性的模拟；所用的传递函数如下所示：
25、
26、式中，gps(s)为直流侧总电容电压平方差-频率的传递函数；s为传递函数中的复变量；kj为惯量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电容电压与有功功率切换的构网型静态无功补偿设备SVG控制方法，其特征在于，具体包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据SVG设备的直流侧电容总额定电压VDC，rated来确定低阈值VDC，min和高阈值VDC，max的取值；其中，低阈值VDC，min取值不高于0.7VDC，rated，高阈值VDC，max的取值不低于0.9VDC，rated。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功功率-频率控制是基于虚拟同步机构网控制中的有功-频率环节实现的；通过在控制环节中加入转子运动方程模仿同步发电机，给系统带来惯量和阻尼特性；所述转子运动方程由下式表示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电容电压-频率下垂控制是基于直流电容动态与发电机转子动态的相似性，实现对同步机同步特性的模拟；所用的传递函数如下所示：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于电容电压-频率下垂控制或有功功率-频率控制得到角频率ω，再经过积分计算得到相位角δ；然后将相位角δ和无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值E
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SVG设备是基于级联H桥星型拓扑结构或三角形拓扑结构；SVG设备中的每一相均由滤波电感和N个电气结构与参数相同的子模块串联构成；每个子模块均由电容和4个组成H桥的开关管构成，所述开关管是IGBT或IGCT。
7.一种用于实现基于电容电压与有功功率切换的构网型SVG控制方法的装置，其特征在于，包括电容电压监测模块、控制策略切换模块和SVG设备控制模块；其中
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制策略切换模块根据SVG设备直流侧电容总额定电压VDC，rated来确定低阈值VDC，min和高阈值VDC，max的取值；其中，低阈值VDC，min取值不高于0.7VDC，rated，高阈值VDC，max的取值不低于0.9VDC，rated。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制策略切换模块在执行有功功率-频率控制时，是基于虚拟同步机构网控制中的有功-频率环节实现的；通过在控制环节中加入转子运动方程模仿同步发电机，给系统带来惯量和阻尼特性；所述转子运动方程由下式表示：
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制策略切换模块在执行电容电压-频率下垂控制时，是基于直流电容动态与发电机转子动态的相似性，实现对同步机同步特性的模拟；所用的传递函数如下所示：
11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制策略切换模块利用电容电压-频率下垂控制或有功功率-频率控制得到的角频率ω，再经过积分计算得到相位角δ；SVG设备控制模块将无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值Em与相位角δ结合，共同作为虚拟阻抗电压控制的输入。
12.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，其中，存储器存储有被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行权利要求1至6中任一项所述的基于电容电压与有功功率切换的构网型SVG控制方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述的计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1至6中任一项所述的基于电容电压与有功功率切换的构网型SVG控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于电容电压与有功功率切换的构网型静态无功补偿设备svg控制方法，其特征在于，具体包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据svg设备的直流侧电容总额定电压vdc，rated来确定低阈值vdc，min和高阈值vdc，max的取值；其中，低阈值vdc，min取值不高于0.7vdc，rated，高阈值vdc，max的取值不低于0.9vdc，rated。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功功率-频率控制是基于虚拟同步机构网控制中的有功-频率环节实现的；通过在控制环节中加入转子运动方程模仿同步发电机，给系统带来惯量和阻尼特性；所述转子运动方程由下式表示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电容电压-频率下垂控制是基于直流电容动态与发电机转子动态的相似性，实现对同步机同步特性的模拟；所用的传递函数如下所示：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于电容电压-频率下垂控制或有功功率-频率控制得到角频率ω，再经过积分计算得到相位角δ；然后将相位角δ和无功-电压下垂控制得到的输出电压幅值参考值em作为虚拟阻抗电压控制的输入。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述svg设备是基于级联h桥星型拓扑结构或三角形拓扑结构；svg设备中的每一相均由滤波电感和n个电气结构与参数相同的子模块串联构成；每个子模块均由电容和4个组成h桥的开关管构成，所述开关管是igbt或igct。
7.一种用于实现基于电容电压与有功功率切换的构网型svg控制方法的装置，其特征在于，包括电容电压监测模块、控制策略切换模块和svg设备控制模块；其中
8.根据权利要求7所述的装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，张海锋，朱冠南，李德鑫，宋晓喆，张懿夫，孟祥东，张家郡，彭晓宇，张耀予，江峰，陈敏，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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