[发明专利]并网逆变型分布式电源的暂态稳定控制系统及方法

说明书

一种并网逆变型分布式电源的暂态稳定控制方法系统及方法，包括：功率计算模块、下垂参数调整模块、下垂控制模块、双闭环控制器以及相坐标变换器，其中：功率计算模块采集并计算并网逆变型分布式电源的输出功率输出至下垂参数调整模块，下垂参数调整模块根据暂态状态下的功率突变速率生成下垂参数，下垂控制模块根据下垂参数生成控制角度信号和控制电压信号并分别输出至双闭环控制器以及相坐标变换器，相坐标变换器根据控制角度信号对来自双闭环控制器的电压控制信号进行相变处理并得到最终逆变器控制信号。本发明在暂态过程中实时改变并网逆变型分布式电源的下垂参数，从而实现逆变电源的暂态稳定性控制。

技术领域

本发明涉及的是一种电网控制领域的技术，具体是一种基于自适应下垂参数的自适应下垂参数的并网逆变型分布式电源的暂态稳定控制系统及方法。

背景技术

目前对分布式电源的暂态稳定性研究主要集中于直接仿真研究与能量函数法研究。直接仿真研究通常对电压源型逆变器(voltage source converter，VSC)以代数微分方程的形式进行建模，对多个采用P-f和Q-V三环下垂控制的分布式电源进行建模，分析在面对电机启动、电机故障与电网发生故障情况下分布式电源的电压、功率以及系统频率的动态变化，并对利用模型对分布式电源的功角、电压暂态稳定性进行研究。也有研究在仿真平台上搭建了拥有分布式电源、同步电机型电源以及感应电机负荷的微电网模型，通过仿真对比了不同逆变器控制策略对于临界故障消除时间(critical clearing time，CCT)的影响。直接仿真法通过建立实际的分布式电源模型，以分组仿真对比的方式优化逆变型分布式电源的控制方法与控制参数。然而该方法不具备扩展性，且前期计算量大，后期迭代方式复杂，适用性不高。

能量函数法通常对多个分布式电源并联入微电网的场景进行分析，用能量函数来定义系统的稳定运行状态，并通过数学推导得到系统的稳定性特征与判据。能量函数法结合李雅普诺夫第二法给出了不同控制方法、控制参数下系统的稳定性。该种方法能够有效地提高系统暂态稳定性，然而该方法需要前期对系统进行计算，每当系统有设备更新或参数改变时则需重新计算、判断，对于实际系统运行适用性较低。

总体而言，面向分布式电源的暂态稳定性的控制方法研究较少，主要集中于对分布式电源的参数优化调配、系统功率配额优化、线路分布参数优化等。此类方法对于直接提高分布式电源暂态稳定性的能力不足，对于系统故障、运行方式切换等大干扰暂态事件的稳定裕量与适用性不足，无法实现分布式电源的暂态稳定控制。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种并网逆变型分布式电源的暂态稳定控制方法系统及方法，通过输入并网逆变型分布式电源的输出功率与下垂参数，使用基于暂态稳定机理的控制方法，对并网型逆变器在暂态事件后功角与功率的变化轨迹进行计算。利用本发明提出的控制流程，在暂态过程中实时改变并网逆变型分布式电源的下垂参数，从而实现逆变电源的暂态稳定性控制。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种并网逆变型分布式电源的控制系统，包括：功率计算模块、下垂参数调整模块、下垂控制模块、双闭环控制器以及相坐标变换器，其中：功率计算模块采集并计算并网逆变型分布式电源的输出功率输出至下垂参数调整模块，下垂参数调整模块根据暂态状态下的功率突变速率生成下垂参数，下垂控制模块根据下垂参数生成控制角度信号和控制电压信号并分别输出至双闭环控制器以及相坐标变换器，相坐标变换器根据控制角度信号对来自双闭环控制器的电压控制信号进行相变处理并得到最终逆变器控制信号。

所述的双闭环控制器包括：依次连接的电压外环控制模块、限流模块和电流内环控制模块，将所述的控制电压信号转换为电流后进行限幅处理后转换为限幅后的控制电压信号。

所述的暂态状态下的功率突变速率为其中：P是逆变电源的输出有功功率，t是时间，通过对功率突变速率进行αP_n的阈值判断作为是否对下垂参数进行优化的指标，其中：α为极限斜率系数，P_n为分布式电源额定有功功率。