本發(fā)明涉及電網(wǎng)匹配控制，尤其涉及一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法。

背景技術(shù)：

1、在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，能源轉(zhuǎn)型步伐顯著加快，新能源在電力系統(tǒng)中的占比日益增加。但同時(shí)新能源的低慣量、弱阻尼等特性，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)新能源大規(guī)模并網(wǎng)引發(fā)的上述難題，國(guó)內(nèi)外研究團(tuán)隊(duì)提出了構(gòu)網(wǎng)型控制策略，旨在使變流器能夠主動(dòng)介入電網(wǎng)的調(diào)節(jié)過程。依據(jù)具體的實(shí)施手段，構(gòu)網(wǎng)型控制策略可被細(xì)分為下垂控制、虛擬同步發(fā)電機(jī)（virtual?synchronous?generator,vsg）控制以及直流電壓匹配控制等多種類型。

2、下垂控制和vsg控制均以輸出功率作為控制對(duì)象，因此需要穩(wěn)定的直流電壓為前提，況且功率的“需求”和“來源”未能有效統(tǒng)一。因此，根據(jù)變流器和同步機(jī)在結(jié)構(gòu)和特性上的相似性和對(duì)偶性，建立了變流器直流電容電壓與同步機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的匹配關(guān)系，利用變流器直流母線電容能量來模擬同步機(jī)轉(zhuǎn)子能量，以此來實(shí)現(xiàn)變流器相角生成的環(huán)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。這種控制被稱為直流電壓同步控制策略，即匹配控制。相比于下垂控制和vsg控制，匹配控制只需跟蹤測(cè)量直流母線的電壓即可實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型控制，更為直觀和靈活，對(duì)不含儲(chǔ)能的新能源以構(gòu)網(wǎng)方式接入電網(wǎng)具有較高的適用性。

3、但是，傳統(tǒng)的匹配控制中，直流電容的特性模擬了同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的“慣性”，但轉(zhuǎn)子本身自帶的阻尼卻無法模擬，這也導(dǎo)致這種控制方案容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的低頻振蕩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中匹配控制容易引起低頻振蕩的缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，包括：

3、確定電路參數(shù)，并通過所述電路參數(shù)計(jì)算出功角系數(shù)和功率基值；

4、基于所述功角系數(shù)和所述功率基值，構(gòu)建加入阻尼的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型；

5、利用所述有功-頻率響應(yīng)模型，求解阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式；

6、基于預(yù)設(shè)約束條件，利用所述阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式，確定所述有功-頻率響應(yīng)模型中的控制參數(shù)。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述確定電路參數(shù)包括：

8、在電路的相角生成環(huán)節(jié)加入比例環(huán)節(jié)，得到附加阻尼環(huán)節(jié)的匹配控制電路；

9、基于網(wǎng)側(cè)變流器輸出的功角關(guān)系，確定所述附加阻尼環(huán)節(jié)的匹配控制電路的電路參數(shù)，包括：網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓幅值、電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓幅值和兩點(diǎn)間線路阻抗。

10、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述通過所述電路參數(shù)計(jì)算出功角系數(shù)，包括：

11、確定所述網(wǎng)側(cè)變流器輸出電壓幅值與所述電網(wǎng)接入點(diǎn)電壓幅值的乘積；

12、以所述乘積與所述兩點(diǎn)間線路阻抗的比值，作為功角系數(shù)。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述基于所述功角系數(shù)和所述功率基值，構(gòu)建加入阻尼的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型，包括：

14、確定直流母線兩端的功率關(guān)系；

15、結(jié)合所述功率關(guān)系、所述功角系數(shù)和所述功率基值，利用小信號(hào)分析法得到加入附加阻尼環(huán)節(jié)的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型。

16、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述利用小信號(hào)分析法得到加入附加阻尼環(huán)節(jié)的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型，包括：

17、確定電網(wǎng)連接點(diǎn)的角頻率、網(wǎng)側(cè)變流器和電網(wǎng)連接點(diǎn)初始電壓相位；

18、輸入所述功角系數(shù)、所述功率基值、所述電網(wǎng)連接點(diǎn)的角頻率、網(wǎng)側(cè)變流器和電網(wǎng)連接點(diǎn)初始電壓相位至傳遞函數(shù)模型，得到加入附加阻尼環(huán)節(jié)的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型。

19、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述有功-頻率響應(yīng)模型為：

20、；

21、其中， kp表示功角系數(shù)， ωb表示功率基值， kc表示直流電壓匹配系數(shù)， kδ表示阻尼系數(shù)，s表示拉普拉斯算子，c表示直流電容。

22、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述利用所述有功-頻率響應(yīng)模型，求解阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式，包括：

23、基于所述有功-頻率響應(yīng)模型和二階傳遞函數(shù)特性，得到阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，所述控制參數(shù)包括：直流電壓匹配系數(shù)和阻尼系數(shù)；

25、所述確定所述有功-頻率響應(yīng)模型中的控制參數(shù)，包括：

26、；

27、其中， kc表示直流電壓匹配系數(shù)， kδ表示阻尼系數(shù)，c表示直流電容， ωn表示自然振蕩角頻率， kp表示功角系數(shù)， ωb表示功率基值， ζ表示阻尼比。

28、第二方面，本發(fā)明還提供一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定裝置，包括：

29、確定模塊，用于確定電路參數(shù)，并通過所述電路參數(shù)計(jì)算出功角系數(shù)和功率基值；

30、構(gòu)建模塊，用于基于所述功角系數(shù)和所述功率基值，構(gòu)建加入阻尼的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型；

31、求解模塊，用于利用所述有功-頻率響應(yīng)模型，求解阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式；

32、整定模塊，用于基于預(yù)設(shè)約束條件，利用所述阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式，確定所述有功-頻率響應(yīng)模型中的控制參數(shù)。

33、第三方面，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法。

34、第四方面，本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法。

35、第五方面，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法。

36、本發(fā)明提供的一種基于匹配控制型構(gòu)網(wǎng)變流器附加阻尼策略及參數(shù)整定方法，包括：確定電路參數(shù)，并通過電路參數(shù)計(jì)算出功角系數(shù)和功率基值；基于功角系數(shù)和功率基值，構(gòu)建加入阻尼的匹配控制的有功-頻率響應(yīng)模型；利用有功-頻率響應(yīng)模型，求解阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式；基于預(yù)設(shè)約束條件，利用阻尼比表達(dá)式和自然振蕩頻率表達(dá)式，確定有功-頻率響應(yīng)模型中的控制參數(shù)，由于在機(jī)理控制中加入了阻尼環(huán)節(jié)并得到新的傳遞函數(shù)模型，有效地緩解了低頻振蕩問題，并且通過參數(shù)整定可以計(jì)算出控制參數(shù)的值，使得響應(yīng)曲線符合給定的阻尼比和自然振蕩角頻率。