本發(fā)明屬于電力電子，特別涉及一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、電網(wǎng)中傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，但隨著電力電子設(shè)備比例增加，系統(tǒng)的等效慣性下降。目前以變流器為主要接口的電力電子裝備分為跟網(wǎng)型和構(gòu)網(wǎng)型兩種類型。跟網(wǎng)型控制與電網(wǎng)同步需依靠鎖相環(huán)測(cè)量并網(wǎng)點(diǎn)的相位信息，但是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí)，逆變器通常會(huì)關(guān)閉輸出，可能導(dǎo)致系統(tǒng)功率進(jìn)一步擾動(dòng)甚至發(fā)生系統(tǒng)解列。

2、通過控制優(yōu)化和提升硬件能力，電力電子并網(wǎng)設(shè)備可以模擬發(fā)電機(jī)維持端電壓穩(wěn)定的能力。這種控制能夠主動(dòng)提供電網(wǎng)慣性、阻尼，并具備更高的故障暫態(tài)過流能力。這種構(gòu)網(wǎng)型控制策略提升了電網(wǎng)頻率和電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)增強(qiáng)了新能源場(chǎng)站的同步穩(wěn)定性和抑制寬頻振蕩的能力。

3、構(gòu)網(wǎng)型變流器采用下垂或虛擬同步機(jī)控制通過對(duì)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出電壓幅值給定信號(hào)及電壓相位給定值，該相位即同步信號(hào)。進(jìn)一步，電壓幅值與相位作為內(nèi)環(huán)電壓控制的給定值。當(dāng)前針對(duì)構(gòu)網(wǎng)型變流器的研究主要集中在控制策略及性能測(cè)試，對(duì)于參數(shù)整定的研究較少。中國發(fā)明專利cn116388214a于2023年7月4日公開的《構(gòu)網(wǎng)型變流器控制參數(shù)整定方法及裝置》，僅僅給出了pi調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法，對(duì)于功率控制環(huán)路的虛擬慣量參數(shù)沒有給出設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，能夠適用于電力電子變流器運(yùn)行場(chǎng)合，特別是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)尋優(yōu)，從而提高變流器的控制性能。

2、本發(fā)明具體為一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其實(shí)施步驟為：

3、s1，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率環(huán)輸入信號(hào)數(shù)學(xué)模型，具體步驟為：

4、s11，根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器的控制策略，建立頻率與有功功率的關(guān)系式：

5、ωe＝ωin+a(pin-pe)

6、其中，ωe、pe分別是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出頻率和有功功率，ωin、pin分別是頻率輸入信號(hào)與有功功率輸入信號(hào)，a是有功功率調(diào)節(jié)系數(shù)。

7、s12，根據(jù)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器的控制策略，建立電壓與無功功率的關(guān)系式：

8、ue＝uin+b(qin-qe)

9、其中，ue、qe分別是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出電壓和無功功率，uin、qin分別是電壓輸入信號(hào)與無功功率輸入信號(hào)，b是無功功率調(diào)節(jié)系數(shù)。

10、s2，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率環(huán)輸出信號(hào)數(shù)學(xué)模型，具體步驟為：

11、s21，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出有功功率關(guān)系式：

12、pe＝(ueug/xg)sin(θe-θg)

13、其中，θe、θg分別是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出相位和電網(wǎng)相位，ug是電網(wǎng)電壓，xg是電網(wǎng)電抗。

14、s22，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出無功功率關(guān)系式：

15、qe＝(ue/xg)(ue-ugcos(θe-θg))

16、s3，根據(jù)輸入信號(hào)模型和輸出信號(hào)模型，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率特性與控制參數(shù)變化量化關(guān)系，具體步驟為：

17、s31，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出功率增量與控制參數(shù)變化量化關(guān)系：

18、δpe(s)＝δpingpp(s)+δωggpω(s)

19、其中，δpe是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出功率增量，δpin是有功功率輸入增量，δωg是有電網(wǎng)頻率變化增量，gpp(s)是輸出功率與功率輸入信號(hào)表達(dá)式，gpω(s)是輸出頻率與功率輸入信號(hào)表達(dá)式，s為拉普拉斯算子。

20、s32，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出頻率增量與控制參數(shù)變化量化關(guān)系：

21、δωe(s)＝δpingωp(s)+δωggωω(s)

22、其中，δωe是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器輸出頻率量，gωp(s)是輸出功率與輸出頻率增量表達(dá)式，gωω(s)是電網(wǎng)頻率與輸出頻率增量表達(dá)式。

23、s4，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能單元蓄積能量與功率特性的量化關(guān)系：

24、

25、其中，ed是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能單元蓄積能量，t是時(shí)間變化量。

26、s5，分析儲(chǔ)能單元的能量變化動(dòng)態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程，采用階躍響應(yīng)法進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：通過分步設(shè)計(jì)方法推導(dǎo)了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制模型，并通過對(duì)儲(chǔ)能單元能量的量化分析，設(shè)計(jì)了功率控制關(guān)鍵參數(shù)，避免了基于經(jīng)驗(yàn)或試錯(cuò)的低效率問題。

技術(shù)特征：

1.一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，s1中建立所述輸入信號(hào)數(shù)學(xué)模型具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，s2中建立所述輸出信號(hào)數(shù)學(xué)模型具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，s3中根據(jù)所述輸入信號(hào)數(shù)學(xué)模型和所述輸出信號(hào)數(shù)學(xué)模型，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率特性與控制參數(shù)變化量化關(guān)系，具體步驟為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，s4中建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能單元蓄積能量與功率特性的量化關(guān)系具體方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了本發(fā)明具體為一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，其實(shí)施步驟為：S1，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率環(huán)輸入信號(hào)數(shù)學(xué)模型；S2，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率環(huán)輸出信號(hào)數(shù)學(xué)模型；S3，根據(jù)輸入信號(hào)模型和輸出信號(hào)模型，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率特性與控制參數(shù)變化量化關(guān)系；S4，建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器儲(chǔ)能單元蓄積能量與功率特性的量化關(guān)系；S5，分析儲(chǔ)能單元的能量變化動(dòng)態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程，采用階躍響應(yīng)法進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)。本發(fā)明提供一種構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法，能夠適用于電力電子變流器運(yùn)行場(chǎng)合，特別是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器功率控制參數(shù)尋優(yōu)，從而提高變流器的控制性能。

技術(shù)研發(fā)人員：胡桂榮,唐華,姚康寧,程士東,李檀,周曄,張強(qiáng),吳偉,朱俊銘,陳麗麗,劉冬,吳雨,馬晶晶,劉嬌嬌,李浩源,李官軍,韓桂剛,陶以彬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2