新能源发电机组的变流器及其控制方法和控制器与流程

本公开总体说来涉及新能源，更具体地讲，涉及一种新能源发电机组的变流器及其控制方法和控制器。

背景技术：

1、并网变流器的低频振荡抑制方法主要是虚拟电感控制方法，虚拟电感控制方法是通过改变控制的线路电压，来模拟线路上增加了线路电感效果的方法。而对于并网变流器出现的高频振荡问题一般采取无源阻尼法和有源阻尼法来解决，其中无源阻尼法在大功率容量、高电压条件下会造成引入的无源电阻损耗过大，因此应用受限；基于电容电流反馈的有源阻尼法通过模拟电容并联电阻的等效阻尼，能够有效抑制高频振荡。

2、大容量场景下新能源并网变流器，通常采用多个同种电压源型逆变器连接到公共并网点(pcc点)处，或者多个同种电流源型逆变器连接到公共并网点处的结构，这种结构很难较好地解决并网变流器的失稳问题。

技术实现思路

1、本公开的示例性实施例在于提供一种新能源发电机组的变流器及其控制方法和控制器，其能够较好地解决并网变流器的失稳问题。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种新能源发电机组的变流器的控制方法，所述变流器包括：至少一个第一逆变器、至少一个第二逆变器、以及与各个逆变器一一对应的滤波器，所述各个逆变器的直流侧连接到所述新能源发电机组的发电机，所述各个逆变器的交流侧经由对应的滤波器连接到并网点；其中，所述控制方法包括：对于每个第一逆变器，确定所述第一逆变器的交流侧电压参考值，并基于所述第一逆变器的交流侧电压参考值，控制所述第一逆变器的三相功率模块；对于每个第二逆变器，确定所述第二逆变器的交流侧电压参考值，并基于所述第二逆变器的交流侧电压参考值，控制所述第二逆变器的三相功率模块；其中，所述第一逆变器和所述第二逆变器的交流侧电压参考值确定方式不同以抑制并网系统振荡。

3、可选地，所述第一逆变器为通过电压电流双闭环控制的电压源型逆变器，所述第二逆变器为电流源型逆变器、或通过功率环和电流环控制的电压源型逆变器。

4、可选地，所述新能源发电机组连接的电网包括弱电网，所述弱电网特征为系统短路比scr在预定范围内。

5、可选地，所述预定范围包括scr值处于1到3之间。

6、可选地，确定所述第一逆变器的交流侧电压参考值的步骤包括：基于所述第一逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过有功控制环得到所述第一逆变器的并网角度；基于所述第一逆变器的无功功率实际值和无功功率参考值、所述并网点的电压幅值、所述第一逆变器的输出电压基值，通过无功控制环得到所述第一逆变器的并网电压参考值；基于所述并网角度和所述并网电压参考值，通过电压电流双闭环，得到所述第一逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量。

7、可选地，基于所述并网角度和所述并网电压参考值，通过电压电流双闭环，得到所述第一逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量的步骤包括：计算所述第一逆变器的并网电流实际值的q轴分量与并网线路虚拟阻抗的乘积与所述并网电压参考值的和值，并将所述和值与所述并网点的电压实际值的d轴分量之间的差值，输入第一电压pi控制器；基于所述第一电压pi控制器的输出值、经过第一电流前馈环节处理后的所述并网电流实际值的d轴分量、所述并网点的电压实际值的q轴分量与所述第一逆变器对应的滤波电容阻抗的比值，得到所述第一逆变器的滤波电感电流参考值的d轴分量；将所述滤波电感电流参考值的d轴分量与所述第一逆变器的滤波电感电流的d轴分量之间的差值输入第一电流pi控制器；基于所述第一电流pi控制器的输出值、经过第一电压前馈环节处理后的所述并网点的电压实际值的d轴分量、所述第一逆变器的滤波电感电流的q轴分量与所述第一逆变器对应的滤波电感阻抗的乘积，得到所述第一逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量；其中，所述并网角度用于进行dq解耦得到d轴分量和q轴分量。

8、可选地，基于所述并网角度和所述并网电压参考值，通过电压电流双闭环，得到所述第一逆变器的交流侧电压参考值的q轴分量的步骤包括：计算0减去所述第一逆变器的并网电流实际值的d轴分量与并网线路虚拟阻抗的乘积得到的差值，并将所述差值与所述并网点的电压实际值的q轴分量之间的差值，输入第二电压pi控制器；基于所述第二电压pi控制器的输出值、经过第二电流前馈环节处理后的所述并网电流实际值的q轴分量、所述并网点的电压实际值的d轴分量与所述第一逆变器对应的滤波电容阻抗的比值，得到所述第一逆变器的滤波电感电流参考值的q轴分量；将所述滤波电感电流参考值的q轴分量与所述第一逆变器的滤波电感电流的q轴分量之间的差值输入第二电流pi控制器；基于所述第二电流pi控制器的输出值、经过第二电压前馈环节处理后的所述并网点的电压实际值的q轴分量、所述第一逆变器的滤波电感电流的d轴分量与所述第一逆变器对应的滤波电感阻抗的乘积，得到所述第一逆变器的交流侧电压参考值的q轴分量；其中，所述并网角度用于进行dq解耦得到d轴分量和q轴分量。

9、可选地，基于所述第一逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过有功控制环得到所述第一逆变器的并网角度的步骤包括：基于所述第一逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过虚拟同步发电机控制环节中的有功控制环得到所述第一逆变器的并网角度；基于所述第一逆变器的无功功率实际值和无功功率参考值、所述并网点的电压幅值、所述第一逆变器的输出电压基值，通过无功控制环得到所述第一逆变器的并网电压参考值的步骤包括：基于所述第一逆变器的无功功率实际值和无功功率参考值、所述并网点的电压幅值、所述第一逆变器的输出电压基值，通过虚拟同步发电机控制环节中的无功控制环得到所述并网电压参考值。

10、可选地，所述第二逆变器为通过功率环和电流环控制的电压源型逆变器；其中，确定所述第二逆变器的交流侧电压参考值的步骤包括：基于所述第二逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过有功控制环得到所述第二逆变器的并网角度；基于所述第二逆变器的无功功率实际值和无功功率参考值、所述并网点的电压幅值和电压参考值，通过无功控制环得到所述第二逆变器的虚拟内电势参考值；基于所述第二逆变器的并网角度和虚拟内电势参考值，通过电流闭环，得到所述第二逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量。

11、可选地，基于所述第二逆变器的并网角度和虚拟内电势参考值，通过电流闭环，得到所述第二逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量的步骤包括：基于滤波处理后的所述并网点的电压实际值的d轴分量、所述第二逆变器的虚拟内电势参考值、所述第二逆变器对应的滤波电感阻抗与虚拟电感阻抗之和与所述第二逆变器的滤波电感电流参考值的q轴分量的乘积、通过等效阻抗模型计算得到的所述第二逆变器对应的并网线路总阻抗，得到所述第二逆变器的滤波电感电流参考值的d轴分量；将所述滤波电感电流参考值的d轴分量与所述第二逆变器的滤波电感电流的d轴分量之间的差值输入第三电流pi控制器；基于所述第三电流pi控制器的输出值、经过第三电压前馈环节处理后的所述并网点的电压实际值的d轴分量、所述第二逆变器的滤波电感电流的q轴分量与所述第二逆变器对应的滤波电感阻抗的乘积、所述第二逆变器的滤波电容电流的d轴分量与有源阻尼系数的乘积，确定所述第二逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量；其中，所述并网角度用于进行dq解耦得到d轴分量和q轴分量。

12、可选地，基于所述第二逆变器的并网角度和虚拟内电势参考值，通过电流闭环，得到所述第二逆变器的交流侧电压参考值的q轴分量的步骤包括：基于滤波处理后的所述并网点的电压实际值的q轴分量、所述第二逆变器对应的滤波电感阻抗与虚拟电感阻抗之和与所述第二逆变器的滤波电感电流参考值的d轴分量的乘积、通过等效阻抗模型计算得到的所述第二逆变器对应的并网线路总阻抗，得到所述第二逆变器的滤波电感电流参考值的q轴分量；将所述滤波电感电流参考值的q轴分量与所述第二逆变器的滤波电感电流的q轴分量之间的差值输入第四电流pi控制器；基于所述第四电流pi控制器的输出值、经过第四电压前馈环节处理后的所述并网点的电压实际值的q轴分量、所述第二逆变器的滤波电感电流的d轴分量与所述第二逆变器对应的滤波电感阻抗的乘积、所述第二逆变器的滤波电容电流的q轴分量与有源阻尼系数的乘积，确定所述第二逆变器的交流侧电压参考值的q轴分量；其中，所述并网角度用于进行dq解耦得到d轴分量和q轴分量。

13、可选地，基于所述第二逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过有功控制环得到所述第二逆变器的并网角度的步骤包括：基于所述第二逆变器的有功功率实际值和有功功率参考值，通过虚拟同步发电机控制环节中的有功控制环得到所述第二逆变器的并网角度；基于所述第二逆变器的无功功率参考值、所述并网点的电压幅值和电压参考值，通过无功控制环得到所述第二逆变器的虚拟内电势参考值的步骤包括：基于所述第二逆变器的无功功率实际值和无功功率参考值、所述并网点的电压幅值和电压参考值，通过自动电压调节器环节中的无功控制环得到所述第二逆变器的虚拟内电势参考值。

14、可选地，所述第二逆变器为电流源型逆变器；其中，确定所述第二逆变器的交流侧电压参考值的步骤包括：基于所述并网点的电压实际值，通过锁相环得到所述第二逆变器的并网角度；基于所述第二逆变器所连接的直流母线的电压实际值和电压参考值、所述第二逆变器的滤波电感电流的d轴分量和q轴分量、所述并网点的电压实际值的d轴分量和q轴分量，得到所述第二逆变器的交流侧电压参考值的d轴分量和q轴分量；其中，所述并网角度用于进行dq解耦得到d轴分量和q轴分量。

15、根据本公开实施例的第二方面，提供一种新能源发电机组的变流器，所述变流器包括：至少一个第一逆变器、至少一个第二逆变器、以及与各个逆变器一一对应的滤波器，其中，所述各个逆变器的直流侧连接到所述新能源发电机组的发电机，所述各个逆变器的交流侧经由对应的滤波器连接到并网点；控制器，用于执行如上所述的控制方法，以控制所述至少一个第一逆变器和所述至少一个第二逆变器。

16、根据本公开实施例的第三方面，提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，当所述计算机程序被处理器执行时，促使所述处理器执行如上所述的新能源发电机组的变流器的控制方法。

17、根据本公开实施例的第四方面，提供一种新能源发电机组的变流器的控制器，所述变流器包括：至少一个第一逆变器、至少一个第二逆变器、以及与各个逆变器一一对应的滤波器，所述各个逆变器的直流侧连接到所述新能源发电机组的发电机，所述各个逆变器的交流侧经由对应的滤波器连接到并网点；其中，所述控制器包括：与所述至少一个第一逆变器一一对应的至少一个第一控制器，其中，每个第一控制器用于确定对应的第一逆变器的交流侧电压参考值，并基于所述第一逆变器的交流侧电压参考值，控制所述第一逆变器的三相功率模块；与所述至少一个第二逆变器一一对应的至少一个第二控制器，其中，每个第二控制器用于确定对应的第二逆变器的交流侧电压参考值，并基于所述第二逆变器的交流侧电压参考值，控制所述第二逆变器的三相功率模块；其中，所述第一逆变器和所述第二逆变器的交流侧电压参考值确定方式不同以抑制并网系统振荡。

18、根据本公开的示例性实施例的新能源发电机组的变流器及其控制方法和控制器，能够较好地解决并网变流器的失稳问题。

19、此外，根据本公开的示例性实施例还提出了新能源发电机组的变流器内部，采用电压电流双闭环控制结构的电压源型逆变器与阻抗模型结合单电流环控制结构的电压源型逆变器并联的形式，或采用电压电流双闭环控制结构的电压源型逆变器与电流源型逆变器并联的形式，通过混合型并联结构的连接方式与内部控制方式能够有效抑制振荡，无需虚拟电感控制与有源阻尼控制就能够实现，在应对低频、高频振荡失稳问题上有较好的表现。根据本公开的示例性实施例，仅通过变流器的内部结构和控制结构就能够有效抑制并网系统的振荡问题，减少了附加抑制振荡的环节如有源阻尼等，结构简单，避免了附加阻尼控制方法引入的耦合以及结构复杂等问题；同时通过多机并联的方式增大了系统的容量，使变流器系统更适应大容量新能源的体系，更符合大容量的新能源使用场景。

20、在接下来的描述中，将会阐述本公开总体构思的一些方面和/或优点，还有一些方面和/或优点将通过下述描述或者本公开总体构思的实施而得知。