本發(fā)明涉及了，具體涉及了一種無儲能svg系統(tǒng)及其構(gòu)網(wǎng)控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，靜止無功補償器（static?vargenerator，svg）在電力傳輸、配電以及新能源接入領(lǐng)域中扮演著越來越重要的角色。svg系統(tǒng)基于電力電子變換器，能夠?qū)崟r調(diào)節(jié)無功功率輸出，響應(yīng)電網(wǎng)電壓波動和負(fù)荷變化，提供高效的無功補償，尤其是在電網(wǎng)負(fù)荷變化較大、可再生能源接入的電力系統(tǒng)中，表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。在svg技術(shù)中，級聯(lián)h橋（cascaded?h-bridge，chb）架構(gòu)是一種重要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。級聯(lián)h橋svg系統(tǒng)由多個h橋子模塊串聯(lián)而成，每個h橋模塊通過獨立的直流電源提供電力，可以動態(tài)調(diào)整其輸出的無功功率。與傳統(tǒng)的單元式svg系統(tǒng)相比，級聯(lián)h橋svg系統(tǒng)憑借其模塊化結(jié)構(gòu)和多電平輸出，在提高電能質(zhì)量和抑制諧波方面具有顯著優(yōu)勢，使其成為輸配電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。在柔性直流輸電系統(tǒng)中大多數(shù)新能源發(fā)電都是通過電力電子設(shè)備來輸送到電網(wǎng)側(cè)，但隨著傳統(tǒng)同步機組占比的減少，電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)較大擾動后系統(tǒng)頻率變化會加快，電壓幅值的波動也會更劇烈，甚至?xí)霈F(xiàn)寬頻帶振蕩的問題。

2、構(gòu)網(wǎng)型控制（grid-froming?control，gfm）作為一種有前景的解決方案逐漸被提出以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。采用gfm控制策略的設(shè)備通過模擬同步發(fā)電機的行為，能夠調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓和頻率。它們通常依賴于下垂控制來建立有功功率與頻率以及無功功率與電壓幅值之間的關(guān)系。盡管基于下垂控制提供了一種簡便有效的實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型行為的機制，但它同樣需要靈活的有功功率輸出和直流側(cè)儲能。鑒于svg的實際應(yīng)用場景，作為一種關(guān)鍵且常用的無功功率補償設(shè)備，對有功功率的實時控制、減小運行成本以及應(yīng)對由可再生能源引起的快速電壓波動和頻率擾動問題是必要的，因此傳統(tǒng)的下垂構(gòu)網(wǎng)控制方式并不適用于svg系統(tǒng)。對于并網(wǎng)的級聯(lián)svg系統(tǒng)，由于在啟動時三相支路所處的狀態(tài)不同，三相相間直流側(cè)平均電壓會產(chǎn)生電壓不平衡現(xiàn)象。相間電壓不平衡的現(xiàn)象會產(chǎn)生過調(diào)制的現(xiàn)象，從而降低svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)支撐能力以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此相間直流側(cè)電壓的平衡控制對于級聯(lián)svg系統(tǒng)來說是必要的。類似的，由于級聯(lián)svg系統(tǒng)采用多模塊、多電平輸出的模式，因此相內(nèi)各模塊的充放電時間也是不同的，從而導(dǎo)致相內(nèi)各模塊的直流側(cè)電壓之間也不平衡。相內(nèi)不平衡同樣會導(dǎo)致過調(diào)制的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而降低svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)支撐能力以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此為了應(yīng)對可再生能源引起的快速電壓波動和頻率擾動，除了電壓構(gòu)網(wǎng)支撐能力，svg系統(tǒng)對運行的穩(wěn)定性也是需要考慮的因素。所以總體而言，當(dāng)前缺少一種成本低，無額外儲能的級聯(lián)svg系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)型控制，且在內(nèi)部條件不平衡（如容量不平衡）以及外部條件（如線路阻抗不平衡、負(fù)載不平衡）不平衡狀態(tài)下能夠穩(wěn)定運行的構(gòu)網(wǎng)型控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無儲能svg系統(tǒng)及其構(gòu)網(wǎng)控制方法，用于解決當(dāng)前級聯(lián)svg系統(tǒng)內(nèi)部不平衡導(dǎo)致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種無儲能svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法，包括：

4、獲取電網(wǎng)側(cè)頻率和電壓參考值；

5、通過svg系統(tǒng)的匹配控制，得到直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點，并將所述直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點作為三相集群電壓平衡控制的輸入?yún)⒖贾担?/p>

6、根據(jù)直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點、采用疊加與無功電壓分量同相的分量進(jìn)行集群電壓平衡控制；得到三相集群的平衡電壓信號；完成三相間的直流側(cè)電壓平衡；

7、所述平衡電壓信號與電壓參考值疊加后，得到電壓調(diào)制波；

8、對相內(nèi)各全橋子模塊的充、放電優(yōu)先級進(jìn)行排序；根據(jù)順序分配相應(yīng)全橋子模塊的開關(guān)信號，實現(xiàn)相內(nèi)各全橋子模塊間的電壓平衡；所述開關(guān)信號根據(jù)開關(guān)電壓調(diào)制波得到。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，通過svg系統(tǒng)的匹配控制，得到直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點，具體包括：

10、獲取svg系統(tǒng)功率參考值、svg系統(tǒng)的輸出功率、三相集群電壓的平均值；

11、對svg系統(tǒng)的三相輸出功率進(jìn)行等效建模；根據(jù)得到三相等效功率計算得到總等效輸出功率；

12、根據(jù)總等效輸出功率、功率參考值以及三相集群電壓的平均值進(jìn)行svg匹配控制，得到svg系統(tǒng)的工作頻率和直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點。

13、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，根據(jù)總等效輸出功率、功率參考值以及三相集群電壓的平均值進(jìn)行svg匹配控制，具體包括：

14、svg系統(tǒng)的工作頻率為：

15、

16、直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點為：

17、

18、式中，為svg系統(tǒng)的工作頻率；為第一比例控制器；為svg系統(tǒng)功率參考值；為總等效輸出功率；為第二比例控制器；為三相集群電壓的平均值；為直流側(cè)電壓與頻率之間的匹配比；為電網(wǎng)側(cè)頻率參考值；為直流側(cè)電壓參考值。

19、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，根據(jù)直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點、采用疊加與無功電壓分量同相的分量進(jìn)行集群電壓平衡控制，具體包括：

20、獲取三相集群的電容器電壓，根據(jù)三相集群的電容器電壓得到三相集群的平均電容器電壓；獲取直流側(cè)電流的q軸分量；

21、根據(jù)直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點、三相集群的平均電容器電壓進(jìn)行pi控制，得到控制電流信號；

22、所述控制電流信號與直流側(cè)電流的q軸分量經(jīng)過電流內(nèi)環(huán)控制后，進(jìn)行逆dq坐標(biāo)變換，分別得到三相集群的平衡電壓信號。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，開關(guān)信號根據(jù)開關(guān)電壓調(diào)制波得到，具體包括：所述電壓調(diào)制波采用載波層疊算法調(diào)制后，得到開關(guān)信號。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述載波層疊算法調(diào)制包括：

25、每相采用2n個相位對齊的三角載波，與疊加后的調(diào)制波比較生成2n+1電平輸出，其中n為每相級聯(lián)子模塊數(shù)。

26、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，對相內(nèi)各全橋子模塊的充、放電優(yōu)先級進(jìn)行排序；根據(jù)順序分配相應(yīng)全橋子模塊的開關(guān)信號，實現(xiàn)相內(nèi)各全橋子模塊間的電壓平衡，具體包括：

27、實時獲取各相內(nèi)的全橋子模塊的電容器電壓和svg系統(tǒng)的瞬時功率；

28、當(dāng)瞬時功率為正時，對電容器電壓相對最高的全橋子模塊放電；當(dāng)瞬時功率為負(fù)時，對電容器電壓相對最低的全橋子模塊充電；

29、根據(jù)全橋子模塊的充、放電優(yōu)先級排序結(jié)果動態(tài)分配載波層疊算法調(diào)制的開關(guān)信號。

30、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，相內(nèi)各全橋子模塊間的電壓平衡后，還包括通過頻率同步機制調(diào)節(jié)svg系統(tǒng)的工作頻率，使svg系統(tǒng)的工作頻率跟蹤電網(wǎng)頻率，并根據(jù)功率偏差動態(tài)修正直流側(cè)電壓的靜態(tài)工作點。

31、第二方面，本發(fā)明提供了一種無儲能svg系統(tǒng)，包括：

32、三相拓?fù)潆娐罚鋈嗤負(fù)潆娐肪蒼個全橋子模塊級聯(lián)得到；

33、電壓電流檢測模塊，用于獲取各全橋子模塊的三相電壓值；

34、數(shù)字信號處理器，用于實現(xiàn)上述的無儲能svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法；

35、多路pwm信號分配器，根據(jù)能量排序結(jié)果動態(tài)分配開關(guān)信號至各全橋子模塊。

36、第三方面，本發(fā)明提供了一種存儲一個或多個程序的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述一個或多個程序包括指令，所述指令當(dāng)由計算設(shè)備執(zhí)行時，使得所述計算設(shè)備執(zhí)行上述的無儲能svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法。

37、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算設(shè)備，包括：

38、一個或多個處理器、存儲器及一個或多個程序，其中一個或多個程序存儲在所述存儲器中并被配置為所述一個或多個處理器執(zhí)行，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行上述無儲能svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法中的步驟。

39、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種無儲能svg系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法，控制結(jié)構(gòu)簡單，利用直流母線電壓和交流側(cè)頻率的匹配關(guān)系提出svg構(gòu)網(wǎng)型控制方法。通過svg系統(tǒng)的匹配控制和集群電壓平衡控制，實現(xiàn)了三相間的電壓平衡控制，有效提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，避免電壓波動對電力系統(tǒng)的影響。通過相內(nèi)各全橋子模塊排序?qū)崿F(xiàn)了相內(nèi)的電壓平衡。本發(fā)明無需儲能下實現(xiàn)交流端口電壓的主動支撐構(gòu)建以及直流側(cè)電壓平衡，無需額外的總體電壓控制。本發(fā)明方法能夠使svg級聯(lián)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)控制實現(xiàn)了更快的頻率響應(yīng)，并且比傳統(tǒng)的跟網(wǎng)型控制具有更好的電壓支撐能力，尤其是在內(nèi)部參數(shù)不平衡或者外部工況不平衡的情況下，系統(tǒng)可以構(gòu)網(wǎng)型控制和參數(shù)性能的無差調(diào)節(jié)以及穩(wěn)定運行。