[发明专利]一种基于谐振电流微分和参数扫描自适应的有源阻尼方法

说明书

本发明公开了一种基于谐振电流微分和参数扫描自适应的有源阻尼方法，在原有并网变流器输出电流控制系统中引入有源阻尼控制环节，有源阻尼控制环节具体包括通过提取并网变流器输出电流中的谐波成分，然后经过一个可变增益微分环节，再经过一个低通滤波环节，最后除以有源阻尼控制中的虚拟电阻值后叠加至并网变流器输出电流的参考值上，实现有源阻尼控制；有源阻尼控制环节中引入微分增益自适应调整方法，根据并网电流误差以及装置启动过程中的过电流和直流过电压保护信号对微分环节的增益进行自适应调整。本发明通过谐振电流微分和可变增益微分两种方法的融合，使得有源阻尼能够兼顾弱电网下并网变流器系统稳定控制和并网电流质量两方面的需求。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种基于谐振电流微分和参数扫描自适应的有源阻尼方法。

背景技术

并网变流器越来越广泛地应用于新能源并网发电、输电和电能质量治理领域。然而，我国新能源呈现出“大规模集中接入、远距离输送”的特点，由于长距离的输电线路、且通常需经过多级升压变，使得等效的电网阻抗较大，电网的短路比较低，即电网强度较弱。

近年来国内外由并网变流器与弱电网交互作用引发的失稳振荡现象频发，范围涉及到风电、光伏并网系统和高速铁路牵引供电系统等多个涉及并网变流器的应用领域，而且随着并网变流器台数的增加该现象更加突出，已经成为影响电网安全运行的重要因素。2020年7月1日实施的《电力系统安全稳定导则》要求对于存在次同步振荡或超同步振荡风险的新能源场站及送出工程，应采取抑制措施。

针对如何提高并网变流器对弱电网的适应能力方面，现有技术的第一种方案是对变流器的控制参数进行优化，从而抑制并网变流器接入弱电网可能出现的失稳振荡。然而，该方案需要对现有的并网变流器控制系统进行升级，实施过程复杂，此外，停机调整将影响系统的正常运行并增加额外的工作量。

现有技术的第二种方案是增设一台单独用于弱电网下并网变流器系统稳定控制的变流器，或在现有的一台变流器中置入有源阻尼算法，通过有源阻尼控制使得该并网变流器在除基波外的谐波频率下表现为一个并联至PCC点的“虚拟”阻尼电阻，从而抑制多变流器并网系统可能出现的失稳振荡，这种在控制系统中引入有源阻尼算法从而对弱电网下并网变流器系统失稳振荡进行抑制的变流器通常称为有源阻尼器。值得说明的是，与上述第一种方案相比，该方案无需对现有的并网变流器控制系统进行逐一改造，灵活简便，具有较好的工程应用前景。

然而，目前上述第二种方案的技术思路均为“直接将PCC点电压中的谐波除以虚拟电阻值后叠加至并网变流器输出电流的参考值上”，这种做法虽然物理意义清晰，但会将电网电压背景谐波扰动引入到变流器输出电流参考值上，因此会削弱系统对电网电压背景谐波扰动的抑制能力，难以兼顾并网电流质量，而并网电流质量是系统十分重要的性能指标之一。值得注意的是，弱电网除了表现为电网等效阻抗较大外，通常含有丰富的背景谐波。因此，现有技术的第二种方案难以兼顾弱电网下并网变流器系统稳定控制和电网电压背景谐波扰动抑制能力(即并网电流质量)两方面需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种基于谐振电流微分和参数扫描自适应的有源阻尼方法，通过“谐振电流微分”和“可变增益微分”两种做法的融合，使得有源阻尼能够兼顾弱电网下并网变流器系统稳定控制和并网电流质量两方面的需求。

本发明的目的是这样实现的：一种基于谐振电流微分和参数扫描自适应的有源阻尼方法，在原有并网变流器输出电流控制系统中引入有源阻尼控制环节，所述有源阻尼控制环节具体包括通过提取并网变流器输出电流中的谐波成分，然后经过一个可变增益微分环节，再经过一个低通滤波环节，最后除以有源阻尼控制中的虚拟电阻值后叠加至并网变流器输出电流的参考值上，实现有源阻尼控制；所述有源阻尼控制环节中引入微分增益自适应调整方法，根据稳态时的并网电流误差以及装置启动过程中的过电流和直流过电压保护信号对微分环节的增益进行自适应调整。