[发明专利]基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制方法，包括获取直流配电网的运行参数；判定系统是否稳定；构建低频振荡抑制模块并整定模块参数；获取双向功率变换器直流侧输出电流并输入到整定后的低频振荡抑制模块得到直流配电网原始补偿电流，限幅后得到直流配电网补偿电流；将直流配电网补偿电流叠加至双向功率变换器的电流内环完成基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制。本发明方法在不增加外部硬件电路和不改变直流配电网稳态运行特性的情况下，通过及时调整双向功率变换器注入直流配电网的瞬时有功功率，稳定了直流配电网的直流电压，降低了直流配电网发生振荡失稳的风险，而且方法可靠性高，实用性好，易于实施。

技术领域

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制方法。

背景技术

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经广发成为了人们生产和生活当中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

直流配电网在近年来得到了广泛应用。直流配电网往往采用三相电压源换流器（voltage source converter, VSC，也称双向功率变换器）连接交流配电网，其拓扑结构如图1所示。常用的双向功率变换器的控制架构示意图如图2所示。相比于传统交流变压器来说，VSC作为全控型电力电子装置，具有灵活性高、可控性强等特点。另外，双向功率变换器与电池储能装置协调配合之后，也更加方便了风电、光伏等可再生能源的接入与送出。

直流配电网的电压和电流理论上在稳态情况下是恒定的物理量，它们的角频率都为零。因此，相比于交流配电网来说，直流配电网就没有频率和功角稳定性等问题。然而，由于角频率为零，当直流配电网发生短路故障之后，会在较短的时间内产生巨大的短路电流，威胁电力电子装置的安全运行。为了抑制短路故障电流以及为直流断路器开断短路故障电流争取更多时间，工程上一般会在直流配电网接入装置端口配置直流电抗器，用于抑制短路故障电流的升高。然而，直流电抗器的配置也带来了不利影响，直流电抗器将与接入装置的输出电流相互作用引入负电阻效应，可能导致直流配电网发生低频振荡；而且直流电抗器越大则发生振荡失稳的风险也就越大。直流配电网发生低频振荡之后，必然引发直流电压、直流电流以及功率的振荡，但是只要抑制其中任意一个也就能抑制振荡。直流配电网发生振荡的本质是注入的瞬时有功功率和消耗的瞬时功率不协调和不匹配造成的功率振荡现象，从电力电子装置的输出阻抗来看，表现为某些个装置是输出阻抗在中低频范围内出现了负电阻效应。

为解决直流配电网低频振荡的问题，工程上通常的做法是改变双向功率变换器原本设计的控制系统参数或者是加装额外的无源阻尼滤波器设备。改变双向功率变换器原本设计的控制系统参数虽然是一个可行的方式，但是该方法改变了双向功率变换器的响应速度，尤其是暂态响应速度。额外加装无源阻尼滤波器设备不仅会增加直流配电网占地面积和投资成本，也将增加直流配电网系统的运行维护成本和运行损耗，从而在一定程度上牺牲了直流配电网系统的整体经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、实用性好且易于实施的基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制方法。

本发明提供的这种基于双向功率变换器的直流配电网低频振荡抑制方法，包括如下步骤：

S1. 获取直流配电网的运行参数；

S2. 根据步骤S1获取的运行参数，判定系统是否稳定：

若判定系统不稳定，则继续后续步骤；

若判定系统稳定，则算法结束；

S3. 构建低频振荡抑制模块；

S4. 对步骤S3构建的低频振荡抑制模块的模块参数进行整定；

S5. 获取双向功率变换器直流侧输出电流，并输入到整定完成后的低频振荡抑制模块，得到直流配电网原始补偿电流；