本發(fā)明涉及匹配控制，尤其涉及一種基于匹配控制的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源的發(fā)展，傳統(tǒng)的電網(wǎng)模式發(fā)生了變化，可再生能源通常通過逆變器接入交流電網(wǎng)。電力系統(tǒng)逐漸形成了逆變器與同步機接口并存的混合電網(wǎng)，特別是在一些微電網(wǎng)中。但是這種情況可能會造成很多問題，大多是同步機和逆變器之間的響應(yīng)時間差造成的。傳統(tǒng)的下垂控制廣泛應(yīng)用于逆變器，但它不能提供慣性，這將導(dǎo)致逆變器的響應(yīng)時間更快。為了改善低慣性狀態(tài)，學(xué)術(shù)界提出了許多新的控制策略。其中，匹配控制在混合網(wǎng)格中表現(xiàn)較好。

2、匹配控制是一種新型的構(gòu)網(wǎng)型控制方法，與傳統(tǒng)下垂控制和vsm控制相比，它在同步機和逆變器并存的混合電網(wǎng)中更加穩(wěn)定。與傳統(tǒng)下垂控制不同的是，匹配控制不需要鎖相環(huán)提取相位，它通過用直流電壓匹配同步機轉(zhuǎn)子角速度模擬同步機獲得角速度和相位。

3、然而，新能源經(jīng)柔性直流輸電系統(tǒng)面向弱電網(wǎng)連接時，可能出現(xiàn)振蕩等不穩(wěn)定情況，需要構(gòu)建能提供電壓支撐和頻率支撐的新型構(gòu)網(wǎng)型控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于匹配控制的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法，不需要鎖相環(huán)提取相位，通過用直流電壓匹配同步機轉(zhuǎn)子角速度模擬同步機獲得角速度和相位，在同步機和逆變器并存的混合電網(wǎng)中克服振蕩等問題，具有穩(wěn)定性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于匹配控制的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法，包括以下步驟：

3、搭建新能源場經(jīng)柔性直流輸電系統(tǒng)的并網(wǎng)系統(tǒng)，包括新能源廠和柔性直流輸電系統(tǒng)；其中，新能源場由光伏陣列組成；柔性直流輸電系統(tǒng)由新能源場側(cè)變流器revsc、網(wǎng)側(cè)變流器gsvsc以及直流線路組成；

4、新能源場的端口電壓690v，經(jīng)過新能源升壓變壓器匯入35kv的線路上，再經(jīng)過35/110kv的變壓器接入柔性直流輸電系統(tǒng)；

5、新能源側(cè)變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdc1ref，通過vdciq控制策略，實現(xiàn)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定；

6、revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電壓的目標參考值vld2ref、vlq2ref，通過vf控制策略，實現(xiàn)新能源與柔性直流輸電系統(tǒng)的連接點的三相交流電壓的穩(wěn)定；

7、gsvsc變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdcref和變流器并網(wǎng)點處輸入的有功功率的目標參考值ppccref，通過基于匹配控制策略，實現(xiàn)直流傳輸線路的直流電壓的穩(wěn)定，gsvsc的交流側(cè)經(jīng)過線路阻抗連接到交流電網(wǎng)上。

8、優(yōu)選的，新能源側(cè)變流器獲取輸入的變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdc1ref，通過外環(huán)電壓pid控制器獲取dq軸電流參數(shù)，再通過內(nèi)環(huán)電流pid控制器獲得dq軸電壓數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為pwm波作為新能源側(cè)變流器交流側(cè)控制信號；所有控制策略共同作用，滿足潮流功率需求以達到新能源側(cè)變流器直流側(cè)電壓跟隨輸入?yún)⒖贾档目刂啤?/p>

9、優(yōu)選的，新能源側(cè)變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdc1ref，通過vdciq控制策略，實現(xiàn)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，具體過程如下：

10、設(shè)定變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdc1ref，采集變流器直流側(cè)的電壓實際值vdc1，二者之差經(jīng)調(diào)節(jié)器pi1得到id1ref；

11、根據(jù)新能源與revsc連接點處電壓通過鎖相環(huán)提取ω1；

12、采集新能源與revsc連接點處的dq軸電流量id1、iq1，以及dq軸電壓量ud1、uq1，id1ref與id1之差通過經(jīng)調(diào)節(jié)器pi2加上ud1再減去ωliq1得到vd1ref；iq1ref與iq1之差通過經(jīng)調(diào)節(jié)器pi3加上uq1再減去ωlid1得到vq1ref；

13、將vd1ref與vq1ref轉(zhuǎn)化為abc坐標系下的vadc1ref；再轉(zhuǎn)化為pwm1波信號輸入新能源并網(wǎng)逆變器的控制信號。

14、優(yōu)選的，revsc變流器獲取輸入的revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電壓的目標參考值vld2ref、vlq2ref，通過外環(huán)電壓pid控制器獲取dq軸電感電流參數(shù)，再通過內(nèi)環(huán)電流pid控制器獲得dq軸電感電壓數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為pwm波作為revsc變流器直流側(cè)控制信號；所有控制策略共同作用，滿足潮流功率需求以實現(xiàn)revsc變流器交流側(cè)電壓和頻率跟隨輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化量。

15、優(yōu)選的，revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電壓的目標參考值vld2ref、vlq2ref，通過vf控制策略，實現(xiàn)新能源與柔性直流輸電系統(tǒng)的連接點的三相交流電壓的穩(wěn)定，具體過程如下：

16、根據(jù)并網(wǎng)標準頻率獲得ω2；

17、設(shè)定revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電壓的目標參考值vld2ref、vlq2ref，采集revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電壓實際值vld2、vlq2，參考值和實際值之差分別經(jīng)調(diào)節(jié)器pi6和調(diào)節(jié)器pi7得到偏差值；

18、采集revsc變流器交流側(cè)dq坐標系下的電流實際值id2、iq2，在上一步得到的dq軸偏差值基礎(chǔ)上，分別加上id2、iq2，再減去ω2cvld2、ω2cvlq2得到ild2ref、ilq2ref；

19、采集revsc變流器電感側(cè)的dq軸電流量ild2、ilq2，以及dq軸電壓量vld2、vlq2，ild2ref、ilq2ref與ild2、ilq2之差通過經(jīng)調(diào)節(jié)器pi4和調(diào)節(jié)器pi5加上vld2、vlq2再減去ω2l?ild2、ω2l?ilq2得到vd2ref、vq2ref；

20、將vd2ref、vq2ref轉(zhuǎn)化為abc坐標系下的vadc2ref；再轉(zhuǎn)化為pwm2波信號輸入revsc變流器的控制信號。

21、優(yōu)選的，gsvsc變流器獲取輸入的gsvsc變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdcref和變流器并網(wǎng)點處輸入的有功功率的目標參考值ppccref，通過下垂控制和pid控制器將ppccref處理獲得系統(tǒng)前端的直流電流控制參數(shù)，通過匹配控制策略將vdcref處理獲取gsvsc變流器的pwm波控制信號；所有控制策略共同作用，滿足潮流功率需求以實現(xiàn)gsvsc變流器兩側(cè)的直流電壓、交流電壓幅值和交流側(cè)并網(wǎng)頻率可控。

22、優(yōu)選的，gsvsc變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdcref和變流器并網(wǎng)點處輸入的有功功率的目標參考值ppccref，通過基于匹配控制策略，實現(xiàn)直流傳輸線路的直流電壓的穩(wěn)定，gsvsc的交流側(cè)經(jīng)過線路阻抗連接到交流電網(wǎng)上，具體過程如下：

23、設(shè)定變流器直流側(cè)電壓的目標參考值vdcref，采集變流器直流側(cè)的電壓實際值vdc；

24、設(shè)定交流電網(wǎng)頻率的目標參考值fref，按照國內(nèi)頻率標準，設(shè)fref＝50hz，得到模擬同步電機轉(zhuǎn)子角速度的目標參考值ωref，可以得到匹配控制內(nèi)環(huán)的vdc-ω系數(shù)η為：

25、

26、采集變流器并網(wǎng)點處三相電壓vc、三相電流iabc；

27、根據(jù)三相電壓和三相電流計算變流器并網(wǎng)點處輸入的有功功率ppcc和變流器并網(wǎng)點處三相電壓有效值||vc||；

28、根據(jù)交流電網(wǎng)的線電壓幅值vcl，計算得到變流器并網(wǎng)點相電壓有效值的目標參考值||vc||ref，計算||vc||ref與步驟s404得到的||vc||之間的差值δ||vc||，將δ||vc||輸入控制模塊pi9中，得到調(diào)制信號的幅度偏差補償量δμ，如下所示：

29、

30、其中，kp_μ為比例控制參數(shù)；ki_μ為積分控制參數(shù)；s為拉普拉斯變換中的復(fù)變量；

31、根據(jù)交流電網(wǎng)的線電壓幅值vcl，計算得到線電壓有效值的目標參考值||vcl||ref，設(shè)定調(diào)制信號的幅值μref，如下所示：

32、

33、δμ加上由步驟s406得到的μref得到調(diào)制信號幅值μ；

34、設(shè)定變流器并網(wǎng)點處輸入的有功功率的目標參考值為ppccref，計算ppccref與步驟s404得到的ppcc之間的差值，再乘以有功下垂系數(shù)k，得到直流電壓幅度偏差補償量δvdc，將δvdc加上vdcref減去vdc輸入控制模塊pi8中，得到直流電流的幅度偏差補償量δis，如下所示：

35、

36、其中，kp_is為比例控制參數(shù)；ki_is為積分控制參數(shù)；s為拉普拉斯變換中的復(fù)變量；

37、ppccref除以vdcref得到直流電流的目標參考值isref，isref加上δis得到直流電流is；

38、vdc乘以η得到模擬同步電機轉(zhuǎn)子角速度ω；角速度ω積分得到相位θ；

39、由相位θ和調(diào)制信號幅值μ可以得到調(diào)制波信號，如下所示：

40、

41、優(yōu)選的，所述控制裝置包含新能源側(cè)、revsc、gsvsc三個變流器的控制策略；其中，每個變流器的控制策略包括以下幾個模塊：

42、輸入模塊：獲取輸入的所控參數(shù)參考值；

43、測量單元：測量單元用于對電壓、電流、頻率關(guān)鍵參數(shù)進行實時測量和采樣；

44、控制模塊：將輸入數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)通過控制策略轉(zhuǎn)化為變流器的控制信號；

45、調(diào)制模塊：將控制信號通過pwm技術(shù)轉(zhuǎn)化為調(diào)制波直接控制變流器；

46、輸出模塊：對變流器輸出數(shù)據(jù)進行并網(wǎng)。

47、優(yōu)選的，一種計算機設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項所述方法。

48、優(yōu)選的，一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至4中任一項所述方法。

49、因此，本發(fā)明采用上述一種基于匹配控制的新能源經(jīng)柔直送出系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)控制方法，不需要鎖相環(huán)提取相位，通過用直流電壓匹配同步機轉(zhuǎn)子角速度模擬同步機獲得角速度和相位，在同步機和逆變器并存的混合電網(wǎng)中克服振蕩等問題，具有穩(wěn)定性。

50、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。