申请/专利权人：中国电力科学研究院有限公司;国网宁夏电力有限公司

申请日：2021-08-25

公开（公告）日：2023-09-01

公开（公告）号：CN113852119B

主分类号：H02J3/38

分类号：H02J3/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.01#授权;2022.04.12#实质审查的生效;2021.12.28#公开

摘要：本发明公开了一种新能源并网控制系统建模的标幺值转换方法和装置。其中，新能源并网控制系统建模的标幺值转换方法，包括：选取新能源并网发电系统的基值，其中所述基值包括光伏发电系统的多项基准值、直驱风机的多项基准值和双馈风机的多项基准值；以及基于所选取的基值，对新能源发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理。从而，本发明通过合理选取光伏与风力发电系统的基值，推导出标幺值模型下的控制参数，通过该转换方法可以将不同控制系统中的控制参数统一处理，对于建设新能源机组控制系统的一体化白盒模型具有重要参考价值。

主权项：1.一种新能源并网控制系统建模的标幺值转换方法，其特征在于，包括：选取新能源并网发电系统的基值，其中所述基值包括光伏发电系统的多项基准值、直驱风机的多项基准值和双馈风机的多项基准值；以及基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理；其中选取光伏发电系统的多项基准值，包括：光伏发电系统的交流电压的基准值Ubpv选取为逆变器所连接的箱变的低压侧的额定线电压，并且逆变器功率的基准值Sbpv选取为逆变器额定容量；逆变器的直流电压的基准值Udcbpv选取为标准光照和温度时、最大功率控制状态下的直流母线电压；基于Ubpv和Sbpv，确定光伏发电系统电网侧的交流电流基值Ibpv和阻抗基值Zbpv；以及基于Udcbpv和Sbpv，确定逆变器直流侧的直流电流基值Idcbpv和阻抗基值Zdcbpv；选取直驱风机的多项基准值，包括：直驱风机的交流电压的基准值UbDWTGg选取为变流器所连接的箱变的低压侧的额定线电压；变流器功率的基准值SbDWTG选取为变流器额定容量；直驱风机的直流环节电压的基准值UdcbDWTG选取为直流侧的额定电压；基于UbDWTGg和SbDWTG，确定直驱风机电网侧的交流电流基值IbDWTGg和阻抗基值ZbDWTGg；基于UdcbDWTG和SbDWTG，确定直驱风机直流侧的直流电流基值IdcbDWTG和阻抗基值ZdcbDWTG；以及直驱风机机侧变流器的基值选取方法与网侧变流器相同；选取双馈风机的多项基准值，包括：双馈风机的定子侧功率基值和电压基值的选取与光伏发电系统相同；双馈风机转子侧的功率基值Srb选取为变流器的额定功率；基于双馈风机定子与转子匝数比Tsr、双馈风机正常运行过程中允许的最大滑差smax和双馈风机所连接的箱变的低压侧的额定线电压UbDFIG，确定双馈风机变流器机侧的电压基值Urb；以及基于Srb和Urb，确定双馈风机变流器机侧的电流基值Irb与阻抗基值Zrb；双馈风机变流器直流侧的电压基准值UdcbDFIG选取为直流侧的额定电压，其中直流侧的功率基值选取为变流器的额定功率Srb；双馈风机变流器网侧的交流电压基值与定子侧电压基值相同即UbDFIG，功率基值选取为变流器的额定功率Srb；基于UdcbDFIG和Srb，确定双馈风机直流侧的电流基值IdcbDFIG和阻抗基值ZdcbDFIG；以及基于UbDFIG和Srb，确定双馈风机网侧变流器的交流电流基值Igb和阻抗基值Zgb；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当锁相环采用标幺值控制时，基于新能源并网发电系统所连接的箱变的低压侧的额定线电压，确定新能源并网发电系统的锁相环从输入到输出的传递函数为： 式中：KpPLL、KiPLL是采用有名值控制时锁相环内部比例、积分环节放大倍数，Kat为坐标变换系数，uq为dq分解后的q轴电压，Δω为角速度差值，ωb为角速度基值，Ub为新能源并网发电系统所连接的箱变的低压侧的额定线电压；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当功率外环采用标幺值控制时，确定新能源并网发电系统的功率外环从输入到输出的传递函数为： 式中：KPA、KIA分别是采用有名值控制时的有功外环比例、积分环节放大倍数，Kat为坐标变换系数，Idref是d轴电流内环的参考值，Ib为对应变流器的电流基值，Sb为变流器功率基值，Pref是输出功率参考值，P是输出功率实际值，Ub是对应变流器的电压基值；并且其中当传递函数中的Ib为Ibpv、IbDWTGg、Irb中的任意一项时，对应的Ub分别为Ubpv、UbDWTGg、Urb；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当无功外环采用标幺值控制时，确定新能源并网发电系统的无功外环从输入到输出的传递函数为： 式中：KPB、KIB分别是采用有名值控制时的无功外环比例、积分环节放大倍数，Kat为坐标变换系数，Ub是对应变流器的电压基值，并且其中Ub为Ubpv、UbDWTGg、Urb中的任意一项；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当电流内环采用标幺值控制时，新能源并网发电系统的电流内环从输出到输入的传递函数为： 式中：Kpi、Kii是采用有名值控制时的电流内环比例、积分环节放大倍数，idqref是电流内环的参考值，idq是电流内环的实际值，uacdqref是内环电压参考值，Ib是对应变流器的电流基值，Ub是对应变流器的电压基值，Zb是对应变流器的阻抗基值；并且其中当传递函数中的Ib为Ibpv、IbDWTGg、Irb、Igb中的任意一项时，对应的Ub分别为Ubpv、UbDWTGg、Urb、UbDFIG，对应的Zb分别为Zbpv、ZbDWTGg、Zrb、Zgb；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当直流电压环采用标幺值控制时，新能源并网发电系统的直流电压环从输入到输出的传递函数为： 式中：Kpdc、Kidc是采用有名值控制时的直流电压环比例、积分环节放大倍数，Idref是有功电流参考值，Ib是对应变流器的电流基值，Udcb是变流器直流环节的电压基值；Udcref是直流电压参考值，Udc是从直流侧采集到的直流电压；并且其中当传递函数中的Ib为IbDWTGg、Igb中的任意一项时，对应的Udcb分别为UdcbDWTG、UdcbDFIG；基于所选取的基值，对新能源并网发电系统控制环节中涉及的控制参数进行标幺化处理，包括：当功率电流前馈采用标幺值控制时，新能源并网发电系统的功率电流前馈环从输入到输出的传递函数为： 式中：I′rdqref是前馈环生成的转子电流参考值部分，I′rdqref是PI环生成的转子电流参考值部分，Irb是机侧变流器的电流基值，Isb是定子侧电流基值，Ksr是有名值控制时电流前馈环节放大倍数，Kpsr、Kisr是采用有名值控制时的功率电流比例、积分环节放大倍数，Irdqref是转子电流参考值；Isdqref、Isdq分别是定子电流参考值和定子电流实际值。

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