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基于实时电网阻抗辨识的变流器同步稳定控制方法及装置 

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申请/专利权人:国网山东省电力公司济南供电公司;国家电网有限公司

摘要:本发明涉及一种基于实时电网阻抗辨识的变流器同步稳定控制方法及装置,方法包括以下步骤:在新能源场站并网系统中电流控制环节上叠加频率为fh的谐波电流,经过电网在PCC点处产生对应的谐波电流与电压;实时测量PCC点处的电压与电流数据,采用FFT函数分析提取fh频率下的电压分量和电流分量;基于上述电压分量和电流分量,进行计算TE等效阻抗;基于PLL原理,根据TE等效阻抗,调整变流器输出的有功电流与无功电流的指令值;变流器实际输出电流跟踪指令值,使输出的有功电流与无功电流达到指令值后,变流器虚拟功角趋于稳定,频率与电网基频保持一致。本发明解决了新型电力系统阻抗辨识问题,进而提高了电力系统的同步稳定性。

主权项:1.一种基于实时电网阻抗辨识的变流器同步稳定控制方法,其特征在于,包括以下步骤:在新能源场站并网系统中电流控制环节上叠加频率为fh的谐波电流,经过电网在PCC点处产生对应的谐波电流与电压;实时测量PCC点处的电压与电流数据,采用FFT函数分析提取fh频率下的电压分量和电流分量;基于上述电压分量和电流分量,进行计算TE等效阻抗;基于PLL原理,根据TE等效阻抗,调整变流器输出的有功电流与无功电流的指令值;变流器实际输出电流跟踪指令值,使输出的有功电流与无功电流达到指令值后,变流器虚拟功角趋于稳定,频率与电网基频保持一致;所述实时测量PCC点处的电压与电流数据,采用FFT函数分析提取fh频率下的电压分量和电流分量,包括:实时测量PCC点处的电压响应utt和电流响应ict,采用FFT函数分析提取fh频率下的电压分量uth和电流分量ith: 对于任意周期信号ft,用如下形式的傅里叶级数表示: 式中an、bn分别为n次谐波频率分量的余弦、正弦分量的幅值,T=1f1,f1为基波频率,n表示谐波次数,n=1,2,3…,n=1对应基波分量;所选电压分量uth和电流分量ith的谐波分量幅值和相位由下式计算: 式中,|Hn|表示谐波分量的幅值,∠Hn表示谐波分量的相位;所述基于上述电压分量和电流分量,进行计算TE等效阻抗,包括:利用提取出响应信号中的谐波分量,通过下式计算得到TE等效阻抗Zline为: 式中,uth0和ith0为未注入谐波前的系统背景谐波信号,Rline为TE等效电阻,Xh为对应谐波下的TE等效电抗;基波下的TE等效电抗Xline由下式计算得到: 式中,ω1、ωh分别为基波角频率与对应谐波频率下的角频率,ω1=2πf1、ωh=2πfh;TE等效电感Lline=Xlineω1;所述基于PLL原理,根据TE等效阻抗,调整变流器输出的有功电流与无功电流的指令值,包括:将PLL描述为所示的二阶微分方程: 式中,λ为积分器引入的状态变量,Kp_pll和Ki_pll为PLL的PI参数,δ为虚拟功角,utq为PCC点电压Ut的q轴分量;Ut在三相静止参考系中的表达式表示为: 式中,Ug为电网电压,Ic为变流器输出电流,id、iq分别为变流器输出电流的有功分量与无功分量,为Ic在PLL的dq坐标系下的角度,θpll为变流器的输出角度;将Ut从ABC三相静止参考系变换到锁相环dq旋转坐标系下,得到utq为: 式中“*”代表指令值,ωpll、ωg分别为锁相环dq旋转坐标系的角频率与电网角频率,ωp=ωpll-ωg,θg为电网电压在ABC静止坐标系下的角度;根据PLL频率,设置变流器输出电流指令如下式所示: 将式9代入式8中对utq表达式进行简化得到:utq=-Ugsinδ10将式10代入式6所示二阶微分方程中,得到:

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