[发明专利]一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法

说明书

本发明公开了一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法，先检测并网点线电压有效值U_s，并基于该值判断并网逆变器是否进入低电压穿越模式：若进入低电压穿越模式，则进行下面步骤；分别计算功角变化量Δδ和附加阻尼系数K。其中再按照下式计算附加阻尼项D_p：D_p＝KΔδ。将附加阻尼项D_p负反馈到锁相环输出角频率偏差Δω上，即可实现故障期间并网逆变器阻尼比自适应达到设定值ζ，进而提高并网逆变器的暂态稳定性。本发明仅改变并网逆变器锁相环的控制策略，就可实现并网逆变器在电网短路故障期间运行状态的平稳过渡，能够显著提高并网逆变器的暂态稳定性。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术以及微电网技术领域，具体涉及一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法，该方法可显著提高电网短路故障下并网逆变器的暂态稳定性。

背景技术

近年来，新能源发电在电力系统渗透率水平不断提高，以并网逆变器作为接口的光伏和风力等新能源发电系统快速发展，电力系统特性出现惯性变小、动负荷特性变化显著等趋势。在电网短路故障等大扰动事件下，并网逆变器极易出现暂态失稳现象，从而给高比例新能源接入电力系统以及安全稳定运行带来了新的挑战。此外，并网逆变器在微电网中广泛应用，在负荷大幅波动情况下，微电网可能出现暂态失稳现象。因此，提高并网逆变器的暂态稳定性可有效增强电力系统以及微电网的安全稳定运行能力。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]张琛,蔡旭,李征.全功率变换风电机组的暂态稳定性分析[J].中国电机工程学报,2017,37(14):4018-4026.

[2]Hua Geng,Lu Liu,Ruiqi Li.Synchronization and Reactive CurrentSupport of PMSG-BasedWind Farm During Severe Grid Fault[J].IEEE Transactionson Sustainable Energy.2018,9(4):1596-1604.

文献[1]利用等面积法分析了锁相环带宽，故障点端口特性及电网短路比等因素对风电机组暂态稳定裕度的影响，提出降低锁相环带宽有利于提高暂态稳定裕度。但在严重电网故障下，仅靠降低锁相环带宽难以抵消电压降引起并网逆变器阻尼比的减小，并网逆变器仍可能出现暂态失稳现象。文献[2]分析了故障期间并网逆变器有功功率指令值与实际值不相等时会出现暂态失稳现象，并提出基于频率偏差自适应注入有功电流的控制方法，使得故障期间系统存在平衡点。但上述文献均未分析系统运行点的同步过程以及提出能够增强系统运行状态平稳过渡能力的控制策略。实际上，并网逆变器可能由于较差的动态特性而无法运行到新的平衡点处，从而导致并网逆变器发生暂态失稳现象。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法，本方法在不增加硬件设备基础上，仅改变并网逆变器锁相环的控制策略，就可实现并网逆变器在电网短路故障期间运行状态的平稳过渡，能够显著提高并网逆变器的暂态稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于改进锁相环的并网逆变器暂态致稳控制方法，用于改善并网逆变器在低电压穿越期间的暂态稳定性，按如下步骤进行：

A1).检测并网点线电压有效值U_s，按照下式判断并网逆变器是否进入低电压穿越模式：

其中U_sg为电网导则所规定的低电压穿越电压阈值；

若并网逆变器进入低电压穿越模式，则进行下面步骤；否则重复步骤A1)；

A2).按照下式计算功角变化量Δδ：