[发明专利]适用于弱网下VSC并网发电系统低电压穿越振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种适用于弱网下VSC并网发电系统低电压穿越振荡抑制方法，当VSC并网发电系统低电压穿越过程中发生振荡时，将采集到的并网点电压作为锁相环的输入信号，从而获得并网点电压的频率信息，将此频率与电网工频进行比较以获得瞬时频率偏差量；将频率偏差量输入到附加阻尼控制器中，并且将该附加阻尼控制器的输出叠加在网侧变换器有功电流控制环节中，即可抑制并网发电系统低电压穿越过程中的振荡。本发明在并网变流器的有功电流控制环节中引入附加阻尼控制器，有效增强弱网下VSC并网发电系统在低电压穿越中小干扰振荡模态阻尼，实现系统小干扰振荡抑制，显著地提高低电压穿越过程中系统小干扰稳定性。

技术领域

本发明涉及一种在弱连接电网条件下经电压源型变流器(voltage sourceconverter,VSC)并网的发电系统在低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)过程中存在的小干扰振荡的抑制方法，属于新能源发电技术领域。

背景技术

为解决日益严重的能源危机及环境污染问题，大力推进发展清洁、安全、可再生的新能源技术，已经成为世界各国实现可持续发展的必选之路。其中，以风力发电与光伏发电作为代表的新能源发电系统大多通过背靠背双PWM电压源型变流器并网，而随着这些可再生能源的装机容量逐渐增大，并网点处的系统短路比不断降低，当短路比小于2时，即被称为弱连接电网；此外，由于我国风能资源远离用电负荷中心，风电的大规模利用与消纳需要进行远距离的输送，这使得风电场与交流电网连接强度减弱；并且随着电力系统中的新能源渗透率不断提高，新能源发电系统接入对电网的可靠性与稳定性的影响越来越严重，因此，针对电网中可能发生的较大电压跌落情况，要求新能源发电系统必须具备低电压穿越能力。因此，在弱电网条件下，VSC并网系统在低电压穿越中引发的振荡问题日渐凸显，不利于新能源发电系统及其所并电网的安全稳定运行。

目前，已有一些文献报道研究了弱电网下VSC并网系统的稳定性问题，然而针对由电网短路故障等原因产生的较大电压跌落工况，相关文献大多关注于风电机组自身的安全特性，而对逐渐凸显的低电压穿越中VSC并网系统振荡现象研究甚少，并且仅涉及振荡机理分析，并没有提出相关抑制策略。

目前，对于弱电网下低电压穿越过程中新能源发电系统的小干扰振荡机理分析已有一些报道，如已公开的下列文献：

(1)Jiabing Hu，Qi Hu，Bo Wang.Small signal instability of PLL-synchronized type-4wind turbines connected to high-impedance AC grid duringLVRT[J].IEEE Transactions on Energy Conversion，2016，31(4)：1676-1687.

(2)Jiabing Hu，Bo Wang，Weisheng Wang，et al.Small Signal Dynamics ofDFIG-Based Wind Turbines During Riding Through Symmetrical Faults in Weak ACGrid[J].IEEE Transactions on Energy Conversion，2017，32(2)：720-730.

文献(1)-(2)研究了低电压穿越过程中弱连接永磁直驱风电系统和双馈风电系统的小干扰稳定性问题，利用复转矩分析法解释双馈风电系统稳定性主要取决于锁相环和转子电流内环控制的相互作用，永磁直驱风电系统的稳定性主要由锁相环以及锁相环与网侧电流控制的动态交互影响，并且考察了锁相环带宽、电流内环的带宽、稳定工作点等对其小干扰稳定性的影响规律，但是都没有提出有效的改善低电压穿越过程中系统小干扰稳定性的策略。

发明内容