[发明专利]一种计及逆变电源控制器饱和特性的故障暂态电流解析方法

说明书

本发明公开了一种计及逆变电源控制器饱和特性的故障暂态电流解析方法，首先，根据新能源电源控制系统电流环的控制器输出刻画故障过程中的控制器工作状态；接着，根据故障暂态过程中的电流环控制响应，基于该控制响应解析故障后控制器饱和阶段的暂态电流；最后，根据所得暂态电流解析式，引入相应时间参数，并基于分段等值的方法实现电流环控制器饱和场景下的故障全暂态电流解析。本发明充分考虑了逆变电源控制系统电流环控制器的饱和特性，又避免了大量复杂运算，对逆变电源进行故障暂态电流解析计算时可以提高解析精度，实现了计及逆变电源控制器饱和时的故障暂态电流的精确解析。

技术领域

本发明涉及电力系统分析技术领域，特别是涉及一种计及逆变电源控制器饱和特性的故障暂态电流解析方法。

背景技术

新能源接入导致电力系统故障特性发生了根本性改变，在新能源送出侧存在保护配置的必要需求，尤其是基于新能源暂态波形时频信息的新原理型保护。然而现有变换设备故障分析方法侧重刻画基频稳态故障分量，忽略故障暂态，并且未深入涉及控制系统的非线性问题，难以满足新能源送出侧的保护需求。其关键症结在于故障暂态期间，逆变电源输出电流处于控制响应时间尺度，各个控制环节共同决定了时域电流特征，而复杂控制系统中饱和环节的存在，会导致变换器的暂态输出呈现显著的非线性特征。

电流环PI控制器是调节闭环误差的重要环节，其故障暂态期间的响应将对逆变器输出电流起决定性作用，但是常规基于线性解析的短路电流分析方法在等值过程中往往忽略电流环控制器饱和特性在定量层面上对于暂态电流的影响，导致分析误差增大，并且缺乏考虑控制器饱和存在情况下的一般性解析结果，难以获得准确的电流表达式，因而对逆变电源的故障暂态电流特性分析不够充分，无法为新能源送出系统的保护新原理提供正确的理论研究基础及有效校验手段。因此，亟需研究在计及故障暂态电流环控制器饱和特性基础上求解逆变电源故障暂态电流的解析方法。

发明目的

本发明的目的即在于应对现有技术中存在的不足，提供一种计及逆变电源控制器饱和特性的故障暂态电流解析方法。本发明充分考虑了逆变电源控制系统电流环控制器的饱和特性，又避免了大量复杂运算，对逆变电源进行故障暂态电流解析计算时可以提高解析精度，实现了计及逆变电源控制器饱和时的故障暂态电流的精确解析。

发明内容

本发明提供了一种计及逆变电源控制器饱和特性的故障暂态电流解析方法，包括以下步骤：

步骤1、根据新能源电源控制系统电流环的控制器输出刻画故障过程中的控制器工作状态；

步骤2、根据故障暂态过程中的电流环控制响应，基于该控制响应解析故障后控制器饱和阶段的暂态电流；

步骤3、根据所得暂态电流解析式，引入相应时间参数，并基于分段等值的方法实现电流环控制器饱和场景下的故障全暂态电流解析。

优选地，所述步骤1中，根据PI控制器输出f及饱和环节限值±M₀对故障发生后电流环dq轴分量各自饱和环节的作用情况进行说明，如式(1)所示：

所述q轴控制器输出饱和时的并网点电压范围如式(2)所示：

U≤0.9-M₀/(k_ipKI_N) (2)，

式中，U表示并网点电压标幺值；k_ip为电流环的比例系数；K表示故障期间无功电流补偿系数；I_N表示额定电流；