值简化为P/U T，即假设故障前后有功不变，忽略直流电压 的动态调节过程，若超过变流器限流值，则按限流值给定。
[0046] 控制策略切换前后电流的相位差为，
[0047] (3)
[0048] 其中，Id、Iq为d轴、q轴电流。
[0049] 考虑电流内环的动态响应，q轴在控制结构上和d轴对称，通常共用一个PI调节 器，因此简化过程一致，传递函数一致。
[0050] 以d轴为例，其控制框图如图4。图4中，将d轴电流指令值和实测值的差值经 PI调节器再经前馈补偿后得到逆变器调制电压，逆变器输出经阻感滤波得到d轴电流实际 值，从而实现d轴电流控制。d轴电流环控制的近似开环传递函数为：
、4)[0052] 其中，KP、1\为PI调节器的比例增益和积分时间常数，K PWM为逆变型电源等效增益， Tpwm为PWM开关周期，R、L为滤波电阻和电感；
[0051]
[0053] PI调节器设计时采用零极点对消进行降阶，令I 则其标准二阶系统闭环传 M τ 递函数为，
[0054]
V2
[0055] 为获得较好的动态调节性能，取# = 则式（5)闭环传递函数简化为，
[0056] 5)
[0057] 由于Tpwm-般很小，故可忽略式（6)中T PWM的二次项，最终闭环传递函数简化为一 阶惯性环节，
[0058]
[0059] 即电流内环的动态特性用此一阶惯性环节来模拟。
[0060] 附图1为光伏发电系统并网的详细模型单线图，附图2为等效后的简化单线图，图 3是光伏发电系统并网的详细模型单线图与等效后的简化单线图的对比示意图；各母线电 压等级均已在图中注明，仿真模型均基于DIgSILENT/PowerFactory搭建，光伏并网系统主 要参数如表1所示。
[0061] 表1光伏并网系统主要参数
[0062]
[0063] 除等效部分之外，其余网络参数均相同。采用前述的计及低电压控制的逆变型电 源对称短路简化建模方法，逆变型电源最大电流不超过其额定电流的1. 5倍，q轴电流指令 值直接采用前述受控于并网点电压Ut的形式，未超过逆变型电源限流时，d轴电流指令值 简化为P/U T，即假设故障前后有功不变，忽略直流电压的动态调节过程，若超过变流器限流 值，则按限流值给定，这样，dq轴电流便完全受控于并网点电压U t。控制策略切换前后电流 的相位差为，
[0064]
[0065] 其中，Id、Iq为d轴、q轴电流。考虑电流内环的动态响应，Kpwm取1，T PWM取1/1500， 则最终电流环闭环传递函数降阶为一阶惯性环节，
[0066]
[0067] 假设系统发生三相对称短路故障前稳态运行时有功满发，即P = 1，电流环PI参 数为 Kp= 0· 4, T I= 0· 1，电压外环 PI 参数为 K p dc= 0· 002, K : dc= 0· 05。2s 时在 0· 38kV 母线LV处发生对称三相短路故障，故障电阻为Im Ω，则其等效前后仿真结果对比，如附图5 所示，从上到下依次为光伏发电系统/等效电源输出的电流幅值，A相电流，电流幅值相对 误差。
[0068] 由此可知，采用前述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其 仿真结果与实际详细模型的仿真结果吻合程度理想，计算精度较高，相对误差在2. 5%以 内。
[0069] 最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所 属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的【具体实施方式】进行修 改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征在于， 逆变型电源正常运行时，逆变型电源采用基于电网电压定向的定功率或者定直流电压 的单位功率因数控制策略； 逆变型电源网侧发生三相对称故障而导致并网点电压跌落时，依据并网点电压跌落深 度进行动态无功补偿的控制策略，将逆变型电源等值为一个受并网点电压控制的电流源， 且逆变型电源输出的短路电流是受控的。2. 如权利要求1所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征 在于，在网侧发生三相对称故障而导致并网点电压跌落时，切换至如下动态无功电流的低 电压控制策略：以上式（1)、式⑵均采用标么值，式（1)、式⑵中，1^、1_和1^。1^是(1轴、9轴电 流和直流电压的指令值，1_为逆变型电源限流值，Ud。是直流电压实测值，KP>、KId。是电压 外环的PI增益，In为逆变型电源额定电流，UtS并网点电压； 简化等效时，q轴电流指令值直接采用式（1)受控于并网点电压Ut的形式，未超过逆变 型电源限流时，d轴电流指令值简化为P/UT，即假设故障前后有功不变，忽略直流电压的动 态调节过程，若超过变流器限流值，则按限流值给定。3. 如权利要求2所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征 在于，控制策略切换前后电流的相位差为，其中，Id、Iq为d轴、q轴电流。4. 如权利要求3所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征 在于，对于d轴，将d轴电流指令值和实测值的差值经PI调节器再经前馈补偿后得到逆变 器调制电压，逆变器输出经阻感滤波得到d轴电流实际值，实现d轴电流控制。5. 如权利要求4所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征 在于，考虑电流内环的动态响应，d轴电流环控制的近似开环传递函数为：其中，KP、1\为PI调节器的比例增益和积分时间常数，KPWM为逆变型电源等效增益，TPWM 为PffM开关周期，R、L为滤波电阻和电感；6. 如权利要求5所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，其特征即电流内环的动态特性用此一阶惯性环节来模拟。7. 如权利要求1-6任一项所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方 法，其特征在于：所述逆变型电源包括光伏发电系统或全功率直驱风力发电系统。8. 如权利要求1-6任一项所述的计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方 法，其特征在于：所述逆变型电源是基于电压源型逆变型电源与电网相连的。
【专利摘要】本发明提供一种计及低电压控制的逆变型电源对称短路简化建模方法，该方法考虑了逆变型电源由于网侧对称短路故障导致电压跌落时，根据并网点电压跌落深度进行动态无功补偿的控制策略，将逆变型电源等值为一个受并网点电压控制的电流源，同时考虑了逆变型电源本身的限流作用，即逆变型电源输出的短路电流是受控的。与现有技术相比，本发明具有建模快速简单，计算精度高，全面考虑逆变型电源对于网侧对称短路故障时的动态响应等优点。
【IPC分类】H02J3/00
【公开号】CN105048459
【申请号】CN201510516029
【发明人】张铭路, 刘海涛, 郝思鹏, 陈凡
【申请人】南京工程学院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月21日