[发明专利]基于电网阻抗补偿的新能源稳定性优化的系统及方法

说明书

本发明提出了一种基于电网阻抗补偿的新能源稳定性优化的系统及方法，该系统包括向公共电网输送功率的新能源机组和锁相环，所述锁相环包括用于接收稳定的端电压相位信号86.1的坐标变换器、电网阻抗补偿器、减法器、比例积分器、加法器和积分器；所述电网阻抗补偿器包括工作模式选择器、比例调节器、高通滤波器和根据风机与电网间的实际阻抗而输出电压补偿信号82.1的限幅器；所述工作模式选择器包括电网强度为弱电网时按照实际输出电流信号821.1的工作模式一和电网强度为强电网时输出电流信号为0的工作模式二。本发明通过在锁相环的控制中对电网阻抗进行补偿，不仅不影响新能源机组的响应速度，同时还能够提升发电系统的稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体地指一种基于电网阻抗补偿的新能源稳定性优化的系统及方法。

背景技术

随着科学技术的进步与人类社会的发展，人类对于能源的需求日益增长，能源危机已经不可避免的为了全世界共同面临的难题。风能作为一种清洁环保的可再生绿色能源，受到了全人类的广泛关注。随着风电技术的高速发展，风电的装机容量在不断增大。

但由于风电场往往分布于较为偏远的地区，离负荷中心较远，需将风电进行远距离输送，这导致风力发电系统的接入点往往是弱电网，且随着风机的渗透率不断提高，给电力系统的稳定运行带来了很多挑战。风机大规模接入深度电力电子化系统的复杂性、跨区直流大功率冲击下系统的脆弱性，成为电力系统稳定问题的新特征。大规模风机在电压穿越期间的有功、无功响应等特性已成为影响电压、功角甚至频率稳定的重要因素。

中国专利(申请号202010768599.9)提出一种弱电网下提升新能源机组功率传输极限的控制方法及系统，有效提升了弱电网下风机功率传输容量极限且兼顾变换器达到饱和后功率传输的稳定性；中国专利(申请号201911180840.X)建立小信号模型，为弱电网环境下的新能源系统低电压穿越期间的电流指令设定提供可靠的参考。这些弱电网下提升新能源机组稳定性的方法，忽略了锁相环的动态特性，在弱电网下，锁相环输出的相位和频率受电网扰动的影响较大，容易产生偏移量，导致风力发电系统不稳定。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出一种基于电网阻抗补偿的新能源稳定性优化的系统及方法，通过在锁相环的控制中对电网阻抗进行补偿，不仅不影响新能源机组的响应速度，同时还能够提升发电系统的稳定性。

为达到上述目的，本发明所设计的一种基于电网阻抗补偿的新能源稳定性优化的系统，包括用于向公共电网输送功率的新能源机组，所述新能源机组输出端依次电连接转子侧变换器、直流电容、网侧变换器；其特别之处在于：还包括用于采集新能源机组三相端电压信号U和三相电流信号I的、并通过计算处理输出稳定的端电压相位信号86.1的锁相环，所述锁相环电连接用于接收稳定的端电压相位信号86.1的并网控制器，所述并网控制器通过控制并网电流的波形、频率和功率，使新新能源机组稳定地向公共电网输送有功功率；

所述锁相环包括用于采集新能源机组三相端电压信号U和三相电流信号I、接收稳定的端电压相位信号86.1的坐标变换器，所述坐标变换器通过计算处理输出d轴电流信号81.1和q轴端电压信号81.2，所述坐标变换器电连接用于接收q轴端电压信号81.2的减法器，所述坐标变换器还电连接用于接收d轴电流信号81.1、采集新能源机组三相端电压信号U和三相电流信号I的电网阻抗补偿器，所述电网阻抗补偿器在电网强度为弱电网时输出电压补偿信号82.1至减法器，在电网强度为强电网时输出电压补偿信号0，所述减法器依次电连接比例积分器、加法器和输出稳定的端电压相位信号86.1的积分器；