[发明专利]一种VSC接入弱电网时的增强阻尼控制方法

说明书

本发明提供一种VSC接入弱电网时的增强阻尼控制方法，外环有功功率控制分为比例积分PI控制部分和积分重置CI控制部分；在外环控制中的比例积分PI控制部分中，基于比例系数k_{p_PC}、积分控制时间常数T_{i_PC}、积分重置的权重系数p_r，确定增强阻尼控制中的比例积分控制部分的传递函数G_PC‑PI；基于增强阻尼控制中的积分重置控制部分的传递函数G_PC‑CI和增强阻尼控制中的比例积分控制部分的传递函数G_PC‑PI，确定增强阻尼控制的传递函数G_PC；积分重置CI控制部分有增加阻尼的作用，合理调节权重系数pr，可以有效增强传统比例积分控制的阻尼；增强阻尼控制的传递函数G_PC中，增强阻尼控制中的积分重置CI控制部分的传递函数，pr越大，越能够增加系统的阻尼程度。

技术领域

本发明属于高比例电子电子系统安全稳定运行领域，涉及到大规模新能源柔直电网无源送出系统协调控制理论与关键技术研究，具体涉及一种VSC接入弱电网时的增强阻尼控制方法。

背景技术

西部地区大规模新能源消纳是我国电网当前面临的重要课题。VSC(vol tage-sourced converter)可实现有功、无功灵活控制，可作为光伏发电、直驱风机并网的中间接入设备，也可应用于大规模远距离直流输电，应用前景广阔。但是，VSC采用双闭环矢量控制结构时，在接入短路比(short circuit ratio,SCR)小于2左右的弱交流电网时易发生阻尼不足引起的失稳，目前相关文献进行了大量研究工作，但尚不充分。

附图1所示为VSC接入交流电网时典型的双闭环控制，主要包括三部分，包括外环、内环、锁相环(Phase locked loop,PLL),外环一般采用经典的比例积分控制实现，如附图2所示。目前文献研究表明采用附图1所示双闭环控制结构和附图2所示有功外环比例积分控制结构时，VSC在输送功率较大时极易发生弱阻尼或负阻尼引起的失稳。

发明内容

针对现有技术存在的的问题，本发明提供一种VSC接入弱电网时的增强阻尼控制方法，使得VSC接入弱交流电网时的增强阻尼控制，提高VSC接入弱交流电网时的阻尼水平和稳定性，可以提高VSC的安全稳定运行水平，对于保证高比例新能源电力系统的稳定性具有重要意义。

对于如附图1所示VSC接入弱交流电网系统，附图2是传统的比例积分(PI)控制方案，本发明是通过附图3技术方案来完成VSC接入弱电网时的增强阻尼控制的，提高受端电压源换流器VSC的安全稳定运行水平。受端电压源换流器VSC接入弱电网时的增强阻尼控制的技术方法，不仅可用于外环有功功率控制，也可用于外环定直流电压控制、外环定无功控制、外环定交流电压控制等。

在外环部分中，外环有功功率控制分为比例积分PI控制部分和积分重置CI控制部分；

在外环控制中的比例积分PI控制部分中，基于比例系数k_{p_PC}、积分控制时间常数T_{i_PC}、积分重置的权重系数p_r，确定增强阻尼控制中的比例积分控制部分的传递函数G_PC-PI；

比例积分控制部分的表达式如下：

如附图3所示积分重置部分的功能表达式如下：

其中，x_ci(t)表示积分输出的状态变量，x_ci(t+)表示t+时刻状态变量的值，ΔP_s(t)是示例中的有功误差输入信号。当ΔP_s(t)≠0时，状态变量的输出为功率误差信号的积分，当ΔP_s(t)＝0时，状态变量的输出被重置为0。

基于比例积分控制输出量和积分重置控制输出量两部分，确定最终控制环节输出量