[发明专利]针对弱网远端严重电压故障的逆变器低电压穿越控制方法

说明书

本发明公开了一种针对弱网远端严重电压故障的逆变器低电压穿越控制方法。在弱网远端严重电压故障发生时，逆变器中将有功电流控制目标量和无功电流控制目标量切换到零，然后设计逆变器的有功电流控制目标量和无功电流控制目标量输入，进行暂态过渡，并且优化锁相环、电流内环和电压前馈参数，改善低电压穿越时逆变器稳定性和动态控制性能。本发明能避免弱网下远端发生严重电压跌落故障时逆变器失稳，能有效恢复逆变器端电压并使逆变器注入一定有功功率用于支撑电网频率，可应用于弱网下以逆变器为接口的新能源电站并网系统远端发生严重电压故障时，实现逆变器系统低电压穿越。

技术领域

本发明涉及电气信息技术领域，具体为一种针对弱网远端严重电压故障的逆变器低电压穿越控制方法。

背景技术

随着光伏、风能等可再生能源发电大量接入电力系统，国内外对可再生能源发电并网提出应具备低电压穿越能力。此外，在电压跌落期间，并网导则要求风电场、光伏电站注入与电压跌落成一定比例的无功电流以支撑电网电压，剩余容量则以有功的形式发出，以防止电网出现大的有功缺额而影响系统频率稳定。

并网导则通常以交流电网为强网(即线路感抗值较小)作为前提，要求逆变器具备一定低电压穿越能力。然而，我国可再生能源并网呈现远距离、大规模、高度集中的特点，电网侧通常为弱电网(即线路感抗值较大)。不同于强网中近端公共连接点处电压跌落故障，弱电网中当电压跌落故障发生在远端电网侧时，受线路高感抗值的影响，逆变器端电压跌落较小，典型低电压穿越控制策略可能存在不适用的风险，使得逆变器存在失稳新问题。

目前，关于逆变器低电压穿越过程的研究主要集中在小干扰稳定分析与静态稳定分析方面，而在设计适用于弱网下远端严重电压跌落故障时逆变器系统低电压穿越控制方法方面，研究甚少。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种针对弱网远端严重电压故障的逆变器低电压穿越控制方法，能有效恢复逆变器端电压并使逆变器注入一定有功功率用于支撑电网频率。

本发明的技术方案采用如下步骤：

在弱网远端严重电压故障发生时，逆变器中将有功电流控制目标量I_dref和无功电流控制目标量I_qref切换到零，然后设计逆变器有功电流控制目标量I_dref和无功电流控制目标量I_qref输入，进行暂态过渡，并且优化锁相环、电流内环和电压前馈参数，改善低电压穿越时逆变器稳定性和动态控制性能。

本发明中，当弱网远端电压跌落到0.2p.u.以下认为是弱网远端严重电压故障。所述低电压穿越是指针对弱网远端严重电压故障场景下的电压穿越。

所述设计逆变器有功电流控制目标量I_dref和无功电流控制目标量I_qref输入，进行暂态过渡，具体为：

首先，利用积分控制得到无功电流幅值参考值I′_qref以实现端电压无差调节，同时利用递推最小二乘法辨识获得交流电网等效电压E和等效阻抗X_∑进而计算获得有功电流幅值参考值I′_dref；

然后，采用离散型自抗扰控制器对无功电流幅值参考值I′_qref和有功电流幅值参考值I′_dref处理获得用于输入逆变器的有功电流控制目标量I_dref和无功电流控制目标量I_qref，以实现暂态过渡过程。

所述的利用积分控制得到无功电流幅值参考值I′_qref，具体采用以下公式：

I′_qref＝∫k_i(V_t-V_tref)dt