[发明专利]一种新能源并网变流器的宽频带振荡抑制方法及系统

说明书

本发明公开了一种新能源并网变流器的宽频带振荡抑制方法及系统，包括直轴电压支路振荡抑制控制、交轴电压支路振荡抑制控制以及电压电流双闭环控制。直轴电压支路振荡抑制控制，通过引入变流器并网点的直轴电压经振荡抑制控制传递函数加入到直流侧电压期望值中，可以有效减小电网阻抗和直流侧电压外环对并网变流器稳定性的影响；交轴电压支路振荡抑制控制，通过引入变流器并网点的交轴电压经振荡抑制控制传递函数加入到滤波电感交轴电流期望值中，可以有效减小电网阻抗和锁相环对并网变流器稳定性的影响；电压电流双闭环控制可维持直流侧电压稳定和保证并网电流的波形质量。本发明能够有效抑制大规模新能源并网变流器接入电网的宽频带振荡问题。

技术领域

本发明涉及风力和光伏等新能源发电装备的小扰动稳定控制领域，特别是一种新能源并网变流器的宽频带振荡抑制方法及系统。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭，以及全球气候变暖等环境问题加剧，新能源的开发和利用成为了人们寻求能源结构调整、实现可持续发展的最佳选择，也是实现我国“碳达峰，碳中和”目标的重要途径。然而，随着大规模的风电和光伏通过并网变流器接入电网，新能源并网变流器在电网中的占比不断提高，同步发电机被大量替代，导致同步发电机的主导特性弱化，新能源并网变流器与电网之间的交互耦合作用不断加强。同时，受新能源资源分布和土地资源等的限制，我国大容量的新能源发电场站多建立在沙漠、草原和山区等偏远地区，距离主网较远，电网呈现高阻抗的弱电网特征。这将加剧弱电网和新能源并网变流器的交互耦合作用，引起宽频带振荡问题，严重影响新能源的消纳和电力系统的安全稳定运行。

研究新能源并网变流器接入电网的宽频带振荡问题具有重要的现实意义。目前，新能源并网变流器接入电网发生宽频带振荡问题时，工程上最常见的做法就是切掉新能源并网变流器来保证电力系统的安全。但这种方法不能从本质上解决问题，这种方法会造成新能源的大量浪费，而且随着新能源发电装机容量的进一步增大，该方法将不能适用，也就限制了新能源发电的占比提高。在理论研究方法，目前常见的新能源并网变流器宽频带振荡抑制方法有基于控制参数优化的宽频带振荡抑制方法和基于附加振荡抑制装置的宽频带振荡抑制方法。基于控制参数优化的宽频带振荡抑制方法主要通过稳定性分析，研究出哪些参数是对新能源并网变流器系统稳定裕度影响较大的参数，然后综合考虑系统稳定裕度和系统动态性能，对这些控制参数进行优化来抑制新能源并网变流器接入电网的宽频带振荡。基于控制参数优化的宽频带振荡抑制方法较为实用，仅仅修改参数就能提高系统稳定裕度，但是这种方法受到系统动态性能的制约，对系统稳定裕度难以有较大的提高。基于附加振荡抑制装置的宽频带振荡抑制方法增加并联或者串联的电力电子装置到新能源并网变流器并网系统中，通过控制附加振荡抑制装置的输出阻抗特性在特定频段呈阻性，可以提高新能源并网变流器并网系统的阻尼。基于附加振荡抑制装置的宽频带振荡抑制方法虽然有较好的效果，但是成本较高。因此，已有的针对新能源并网变流器接入电网的宽频带振荡问题的解决方法存在不足，不能在成本较低的前提下获得较好的振荡抑制效果，亟需突破一种宽频带振荡抑制效果优良，工程实践简单的新能源并网变流器宽频带振荡抑制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种实现简单、成本低的新能源并网变流器的宽频带振荡抑制方法及系统，抑制新能源并网变流器的宽频带振荡。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种新能源并网变流器的宽频带振荡抑制方法，包括以下步骤：