申请/专利权人：华北电力大学

申请日：2023-12-08

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117748526A

主分类号：H02J3/16

分类号：H02J3/16;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/24

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本发明公开了一种基于扩展可控边界的风光发电单元故障主动电压支撑控制方法，针对大规模风光场站接入的电网强度逐年下降，故障期间的系统电压缺乏有效支撑易引发新能源大面积脱网问题，计及设备应力安全和系统响应安全，提出了风光单元扩展故障可控边界，由10个二元二次解析方程确定了复杂故障工况下的新能源可控区域，并提出了分群离散映射矩阵算法，能安全、尽限、快速、灵活地从可控区域中计算出风光发电单元的最大支撑指令值。相比现行国标，新能源的故障电压支撑能力可提升50％以上，显著提升故障期间的电网强度、避免新能源大面积脱网等继发连锁事故。本发明具有计算速度快、应用成本低、程序可移植性高等优点，具有较高的实际应用价值。

主权项：1.基于扩展可控边界的风光发电单元故障主动电压支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：1风光发电单元检测到故障后，启动故障控制功能：通过在线阻抗估计器计算电网侧等值正、负序电压Vg+、Vg-，以及等值阻抗Rg+jLg；采集PCC点三相电压、电流数据，经过Clark变换得到αβ轴的电压vα、vβ、电流分量iα、iβ；所述电流分量经Park变换和序分量分离控制得到正、负序dq轴电流分量Ud+、Uq+、Ud-、Uq-、Id+、Iq+、Id-、Iq-；最后，经过功率解耦坐标变换矩阵KPQdq得到正、负序PQ轴电流分量IP+、IQ+、IP-、IQ-： 2初始化控制目标参数，包括：表示电力电子设备允许输出的最大相电流幅值Ilim、表示系统允许的最大相电压幅值Vlim、表示风光单元的直流母线电容允许输出的最大有功功率振幅Plim、表示故障期间需发出的有功功率IP+、表示计算分辨率参数m；3根据IP+值将IQ+以分辨率参数m进行离散，得到离散向量I+Q.map： 式中，m为离散分辨率参数，决定了控制精度；4将离散向量I+Q.map代入式3求解二元一次方程，解得方程中m个IQ-的值组合起来即为有功功率振幅约束下的离散向量I-Q.map.P 式中，ω表示系统频率，L表示风光单元变流器出口滤波器电感；5将离散向量I+Q.map代入式4求解这3个二元一次方程，每个方程解得m个IQ-的值，将3个方程所有的解组合起来即为相电流幅值约束下的m×3维离散矩阵I-Q.map.I 其中 式中，γ表示PCC点正、负序电压相位差；6将离散向量I+Q.map分别代入式6求解这6个二元一次方程，每个方程解得m个IQ-的值，将6个方程所有的解组合起来即为扩展相电压幅值约束下的m×3维离散矩阵I-Q.map.U 其中 式中，I+P.|0|表示故障前的风光发电单元有功电流分量指令值；7对步骤4、5、6计算得到的值I-Q.map.P、I-Q.map.I、I-Q.map.U进行分群，定义上边界群矩阵包括I-Q.map.P、I-Q.map.I、I-Q.map.U，定义下边界群矩阵仅有I-Q.map.U。依据分群结果生成m×10维的上界离散映射矩阵Bup和m×6维的下界离散映射矩阵Bup，两个矩阵的数学表达式为： 8提取上、下界离散映射矩阵8的行最大元向量和行最小元向量，分别定义为定义为I-Q.map1和I-Q.map2，并与I+Q.map构成数值矩阵，用来表示风光发电单元故障可控区域图形边界线，定义为BD，其数学表达式为： 9划分控制目标，判断若PCC点正序电压幅值U+PCC0.4p.u.，则属于case1；若0.4p.u.≤U+PCC≤0.6p.u.则属于case2；若0.6p.u.≤U+PCC≤0.9p.u.，则属于case3；依据三种case分别采取不同的指令值计算方法： 式中，I+Q.ref、I-Q.ref即为控制程序输出的正、负序无功电流指令值。10将计算出的指令值I+Q.ref、I-Q.ref通过功率解耦逆变换得到Id+、Iq+、Id-、Iq-，进而输入至变流器的电流内环；功率解耦逆变换矩阵KdqPQ可表示为

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