[发明专利]基于动态矢量限幅的变流器限流保护的控制方法及变流器

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，更具体地，涉及一种基于动态矢量限幅的变流器限流保护的控制方法及变流器。

背景技术

近年来，电力电子技术不断发展，越来越多的风电、光伏等新能源发电设备及用电设备，均通过变流器接入电网。虚拟同步控制是近年来新兴的变流器控制方法，其根据变流器与电网间流动的瞬时有功、无功功率直接控制变流器输出的电压，不同于传统的基于快速锁相环的电流控制。基于虚拟同步控制的变流器可为电网提供惯性支撑，电网友好性更佳。但在电网故障期间，电网电压快速变化，由于基于虚拟同步控制的变流器的输出电压由于惯性作用变化较慢，使得变流器的输出电压无法快速跟踪电网电压变化，变流器的输出电压与电网电压间的电压差增大，从而导致基于虚拟同步控制变流器的输出电流快速增大，使变流器因流经电流过大而被迫脱网以避免变流器损坏，可能会引起电网进一步连锁故障，不利于电网故障恢复。因此为提高经变流器并网设备的可靠性和故障穿越能力，需在电网故障期间对变流器输出电流加以限制。这极大地限制了虚拟同步控制在变流器中的应用。

现阶段，在电网短路故障期间，虚拟同步控制变流器的主要限流保护方法需经过快速的故障识别、闭锁虚拟同步控制，将控制算法切换到传统的电流控制方法，故障期间采用传统的电流控制方法。这样虽然对变流器的输出电流有一定的限制作用，但由于受故障检测方法和电流控制响应速度的限制，基于该方法电流限制性能并不理想，另外控制方法的切换容易造成系统不稳定；而且在故障期间虚拟同步控制方法闭锁，无法为系统提供所需的惯性支撑。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于动态矢量限幅的变流器限流保护的控制方法及变流器，其目的在于有效限制电网故障时变流器的输出电流，保障设备的运行安全；旨在解决变流器因电网过载或短路故障引起的过流问题。

本发明提供了一种基于动态矢量限幅的变流器限流保护的控制方法，包括下述步骤：

(1)采集电网电压v_gabc、变流器输出电流i_abc及直流母线电压V_dc；

(2)根据所述电网电压v_gabc、所述变流器输出电流i_abc、所述直流母线电压V_dc以及变流器最大允许电流I_max获得用于保障变流器输出电压的安全的输出电压范围Ψ；

(3)判断控制电压e_abc是否在安全的输出电压范围Ψ内，若是，则将所述控制电压e_abc输出；若否，则对所述控制电压e_abc进行限制后输出安全限制电压e_sabc。

更进一步地，步骤(2)中获得所述安全的输出电压范围Ψ具体包括：

(2.1)获得所述电网电压v_gabc的相位θ_g，并根据所述相位θ_g将所述电网电压v_gabc和所述变流器输出电流i_abc分别进行PARK变换，获得电网电压d轴分量v_d、电网电压q轴分量v_q、电网电流d轴分量i_d和电网电流q轴分量i_q；

(2.2)根据变流器最大有功电流参考值I_dref和变流器最大允许电流值I_max获得最大无功电流参考值

(2.3)将所述电网电流d轴分量i_d与所述最大有功电流参考值I_dref作差，获得d轴电流差ΔI_d；对所述d轴电流差ΔI_d进行PI控制获得d轴输出电流误差值ΔI_d′；将d轴输出电流误差值ΔI_d′乘以变流器滤波器阻抗X后获得q轴电压差值ΔV_q；将电网电压q轴分量v_q与所述q轴电压差值ΔV_q相加后获得q轴输出电压上限值e_qmax，并将电网电压q轴分量v_q与所述q轴电压差值ΔV_q相减后获得q轴输出电压下限值e_qmin；