基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法及系统与流程

本发明属于新能源并网稳定控制，尤其涉及一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法及系统。

背景技术：

1、为了解决可再生能源接入带来的系统惯量降低问题，构网型新能源技术应用而生。然而，当输电线路发生故障时，构网型新能源面临严重的同步失稳问题。在这种情况下，并网点处电压和电流大幅振荡，对发电机组乃至电力系统造成严重危害，亟待解决。

2、从控制有效性的角度来看，新能源暂态同步稳定控制方法不仅要提高鲁棒性和对严重压降情况的适应性，而且要保持较小的频率偏差和pcc时的故障发生率。从控制算法复杂度来看，应简化控制结构，具有快速响应的特点。目前新能源暂态同步稳定控制策略有：虚拟惯量修正法、附加控制环路法、混合同步控制策略。但或因基于小信号模型设计，或控制结构复杂，尚不能满足上述要求。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法及系统，用于解决无法提升电网故障条件下新能源同步稳定能力的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法，包括：

3、获取并网点的电压幅值和电流幅值，并根据所述电压幅值和所述电流幅值计算并网点的瞬时有功功率和瞬时无功功率；

4、在有功控制回路中构建暂态功率补偿控制支路和电压前馈控制支路，并分别获取所述暂态功率补偿控制支路中的暂态功率补偿量和所述电压前馈控制支路中的前馈控制支路功率补偿量，其中，计算所述暂态功率补偿量的表达式为：

5、

6、式中，δp1为暂态功率补偿控制支路中的暂态功率补偿量，δe为功角，xg为线路电抗，v′pcc为故障后并网点的电压幅值，vpcc为故障前并网点的电压幅值；

7、计算所述前馈控制支路功率补偿量的表达式为：

8、

9、式中，δp2为电压前馈控制支路中的前馈控制支路功率补偿量，k为前馈控制参数，vd为并网点的电压幅值经park变换所得的d轴分量，dt为微分算子；

10、根据所述暂态功率补偿量、所述前馈控制支路功率补偿量以及初始有功功率控制参考值确定所述有功控制环路中最终的目标有功功率控制参考值；

11、将所述有功功率控制参考值输入至构网调控环节，对新能源输出功率进行调控，得到构网型新能源电压相角参考值；

12、将构网型新能源电压相角参考值和无功控制回路中的新能源电压参考幅值输入至电压电流双闭环，并通过pwm调制模块输出新能源控制指令。

13、第二方面，本发明提供一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制系统，包括：

14、计算模块，配置为获取并网点的电压幅值和电流幅值，并根据所述电压幅值和所述电流幅值计算并网点的瞬时有功功率和瞬时无功功率；

15、获取模块，配置为在有功控制回路中构建暂态功率补偿控制支路和电压前馈控制支路，并分别获取所述暂态功率补偿控制支路中的暂态功率补偿量和所述电压前馈控制支路中的前馈控制支路功率补偿量，其中，计算所述暂态功率补偿量的表达式为：

16、

17、式中，δp1为暂态功率补偿控制支路中的暂态功率补偿量，δe为功角，xg为线路电抗，v′pcc为故障后并网点的电压幅值，vpcc为故障前并网点的电压幅值；

18、计算所述前馈控制支路功率补偿量的表达式为：

19、

20、式中，δp2为电压前馈控制支路中的前馈控制支路功率补偿量，k为前馈控制参数，vd为并网点的电压幅值经park变换所得的d轴分量，dt为微分算子；

21、确定模块，配置为根据所述暂态功率补偿量、所述前馈控制支路功率补偿量以及初始有功功率控制参考值确定所述有功控制环路中最终的目标有功功率控制参考值；

22、调控模块，配置为将所述有功功率控制参考值输入至构网调控环节，对新能源输出功率进行调控，得到构网型新能源电压相角参考值；

23、输出模块，配置为将构网型新能源电压相角参考值和无功控制回路中的新能源电压参考幅值输入至电压电流双闭环，并通过pwm调制模块输出新能源控制指令。

24、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法的步骤。

25、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法的步骤。

26、本申请的基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法及系统，在传统新能源构网控制大信号模型和有功功率控制环路基础上，添加了暂态功率补偿控制支路和电压前馈控制支路，暂态功率补偿控制支路负责在故障后瞬态调整构网型新能源工作点，保证同步性；电压前馈控制支路负责工作点附近的精准调控，保证准确性，通过两步控制，新方法即使在压降深度较大的最恶劣工况下，也能有效解决同步失稳控制问题，并将频率偏差及其变化率保持在较小的范围内。相关技术突破对于提升电网故障条件下新能源同步稳定能力，保障未来大规模新能源接入同步稳定性具有重要意义。

技术特征：

1.一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法，其特征在于，其中，计算并网点的瞬时有功功率和瞬时无功功率的表达式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法，其特征在于，其中，计算所述有功控制环路中最终的目标有功功率控制参考值的表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法，其特征在于，所述构网调控环节的表达式为：

5.一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制系统，其特征在于，包括：

6.一种电子设备，其特征在于，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至4任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种基于大信号模型的构网型新能源同步稳定控制方法及系统，方法包括：根据电压幅值和电流幅值计算并网点的瞬时有功功率和瞬时无功功率；构建暂态功率补偿控制支路和电压前馈控制支路，并分别暂态功率补偿量和前馈控制支路功率补偿量；确定有功控制环路中最终的目标有功功率控制参考值；将有功功率控制参考值输入至构网调控环节，对新能源输出功率进行调控，得到构网型新能源电压相角参考值；将构网型新能源电压相角参考值和无功控制回路中的新能源电压参考幅值输入至电压电流双闭环，并通过PWM调制模块输出新能源控制指令。能有效解决同步失稳控制问题，并将频率偏差及其变化率保持在较小的范围内。

技术研发人员：陶翔,辛建波,张帅,徐在德,孙之栋,叶钟海,周求宽,刘一欣,周宁,陈波,王凯,程思萌,汪硕承,郝钰,刘柳,周煦光,戈田平,崔忠瑞
受保护的技术使用者：国网江西省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19