本發(fā)明涉及微電網系統(tǒng)穩(wěn)定性控制，特別是涉及一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法。

背景技術：

1、交直流微電網中大量不同類型電力電子變流器在不同帶寬控制環(huán)節(jié)的作用下容易誘發(fā)系統(tǒng)發(fā)生寬頻帶振蕩現象，威脅微電網的安全穩(wěn)定運行。電力系統(tǒng)寬頻振蕩是指電力系統(tǒng)中的電氣量隨時間作周期性波動，且振蕩頻率覆蓋較寬范圍(0.01hz到數khz)的動態(tài)過程。近年來，在大電網中由于新能源、柔性直流輸電、弱電網等元素間動態(tài)交互所導致的寬頻振蕩現象頻發(fā)。交直流微電網也同樣可以包含新能源和直流配電這些元素并可能接入弱電網，此外交直流微電網中的控制環(huán)節(jié)帶寬覆蓋0.01hz到數khz的頻帶范圍，因此，交直流微電網中同樣具備發(fā)生寬頻振蕩問題的可能性。

2、在實際案例方面，例如在2019年1月，根據現有的交直流混合微電網示范工程在孤島運行狀況下，當交流側負荷增加后，發(fā)生了直流側電流持續(xù)增幅振蕩現象，最終直流側的過大電流引起了交直流網絡間接口的電力電子變壓器的過電流保護動作，導致其從系統(tǒng)中切除。當交直流微電網中發(fā)生寬頻振蕩后，尤其是在發(fā)生發(fā)散振蕩的情況下，如果沒有得到及時處理，電壓電流的大幅波動容易導致微電網中新能源發(fā)電等設備大量脫網，嚴重影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3、傳統(tǒng)的寬頻振蕩抑制主要針對交流微電網或直流微電網，對交直流微電網的振蕩抑制研究不充分。因此，亟需一種引入交直流互聯(lián)變流器附加控制而抑制交直流微電網寬頻振蕩的方法。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，通過在交直流互聯(lián)變流器中加入附加控制器，增加了系統(tǒng)的阻尼，補償滯后的相位，有效的解決了交直流微電網系統(tǒng)中的寬頻振蕩問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，包括以下步驟：

4、獲取交直流互聯(lián)變流器的輸出有功功率；

5、將所述輸出有功功率轉換為輸入信號，并將所述輸入信號傳遞至所述交直流互聯(lián)變流器中附加控制器輸入端，得到輸出信號；

6、將所述輸出信號與所述交直流互聯(lián)變流器的原始參考值進行信號疊加，計算得到新的參考值；

7、基于所述新的參考值和期望的系統(tǒng)動態(tài)響應，利用極點配置法確定所述附加控制器的設計參數；

8、根據所述設計參數構建所述交直流互聯(lián)變流器附加控制器的數學模型，確定交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數；

9、通過所述閉環(huán)傳遞函數，確定所述附加控制器調整交直流微電網系統(tǒng)整體的動態(tài)響應特性，根據設定的期望主導特征根提高交直流微電網系統(tǒng)的阻尼比，以控制交直流互聯(lián)變流器的附加阻尼。

10、優(yōu)選地，所述獲取交直流互聯(lián)變流器的輸出有功功率，包括：

11、根據所述交直流互聯(lián)變流器的功率測量電路或傳感器，采集所述輸出有功功率δpilc；

12、對所述輸出有功功率δpilc進行濾波降噪處理，隨后將處理后的所述輸出有功功率δpilc傳遞至所述附加控制器輸入端。

13、優(yōu)選地，將所述輸出有功功率轉換為輸入信號，并將所述輸入信號傳遞至所述交直流互聯(lián)變流器中附加控制器輸入端，得到輸出信號的步驟為：所述附加控制器根據輸入的所述輸出有功功率δpilc，計算得到輸出信號δid。

14、優(yōu)選地，將所述輸出信號與所述交直流互聯(lián)變流器的原始參考值進行信號疊加，計算得到新的參考值的步驟為：將得到的輸出信號δid疊加到交直流互聯(lián)變流器交流側端口輸出電流的d軸分量參考值idref的控制端處，疊加信號得到新的交直流互聯(lián)變流器交流側端口輸出電流的d軸分量參考值idnewref。

15、優(yōu)選地，所述新的參考值按以下公式計算得到：

16、

17、其中，p為有功功率，ud為交流電壓的d軸分量，uq為交流電壓的q軸分量，為交直流互聯(lián)變流器輸出有功功率的參考值。

18、優(yōu)選地，根據所述設計參數構建所述交直流互聯(lián)變流器附加控制器的數學模型，確定交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數，包括：

19、確定所述交直流微電網系統(tǒng)的原始傳遞函數h(s)；

20、根據所述交直流微電網系統(tǒng)的原始傳遞函數h(s)與附加控制器的傳遞函數g(s)，確定所述交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數gb(s)；

21、所述閉環(huán)傳遞函數gb(s)為：

22、

23、其中，附加控制器g(s)由比例環(huán)節(jié)k、隔直環(huán)節(jié)tw、超前滯后環(huán)節(jié)t1、t2和限幅環(huán)節(jié)δpmax、δpmin構成，傳遞函數表達式為：

24、

25、其中，隔直環(huán)節(jié)tw取值為10，限幅環(huán)節(jié)中的δpmax和δpmin分別取值為100kw、-100kw。

26、優(yōu)選地，所述交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數gb(s)與特征方程為：

27、

28、通過求解所述特征方程，確定交直流微電網系統(tǒng)的主導特征根sd，其滿足的幅值和相角條件為：

29、

30、根據∠h(sd)g(sd)＝0，即θh+θg＝0，得到θg＝-θh，其中，θh、θg分別為所述交直流微電網系統(tǒng)的原始傳遞函數h(s)和附加控制器的傳遞函數g(s)的相角。

31、優(yōu)選地，根據所述原始傳遞函數h(s)的相角θh，結合相位補償環(huán)節(jié)的公式求解參數α和超前滯后環(huán)節(jié)t1、t2，包括：

32、

33、通過上式，利用極點配置法計算出在主導特征根時的參數k，包括：

34、

35、其中，ωd為主導振蕩模式的振蕩角頻率；

36、根據上式求解得到附加控制器g(s)中的各個參數值，將得到的各個參數值應用于所述交直流互聯(lián)變流器的控制環(huán)節(jié)中，實現抑制所述交直流微電網系統(tǒng)的振蕩。

37、根據本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術效果：

38、本發(fā)明提供了一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，包括：采集交直流互聯(lián)變流器的輸出有功功率作為交直流互聯(lián)變流器附加控制器的輸入信號，隨后將輸出信號與交直流互聯(lián)變流器的原始參考值進行信號疊加，計算得到新的參考值；并利用極點配置法確定附加控制器的設計參數，確定交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數；通過閉環(huán)傳遞函數，確定附加控制器調整交直流微電網系統(tǒng)整體的動態(tài)響應特性，根據設定的期望主導特征根提高交直流微電網系統(tǒng)的阻尼比，以控制交直流互聯(lián)變流器的附加阻尼。通過在交直流互聯(lián)變流器中加入附加控制器，增加系統(tǒng)的阻尼，補償滯后的相位，有效的解決了交直流微電網系統(tǒng)中的寬頻振蕩問題。

技術特征：

1.一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述獲取交直流互聯(lián)變流器的輸出有功功率，包括：

3.根據權利要求2所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，將所述輸出有功功率轉換為輸入信號，并將所述輸入信號傳遞至所述交直流互聯(lián)變流器中附加控制器輸入端，得到輸出信號的步驟為：所述附加控制器根據輸入的所述輸出有功功率δpilc，計算得到輸出信號δid。

4.根據權利要求3所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，將所述輸出信號與所述交直流互聯(lián)變流器的原始參考值進行信號疊加，計算得到新的參考值的步驟為：將得到的輸出信號δid疊加到交直流互聯(lián)變流器交流側端口輸出電流的d軸分量參考值idref的控制端處，疊加信號得到新的交直流互聯(lián)變流器交流側端口輸出電流的d軸分量參考值idnewref。

5.根據權利要求4所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述新的參考值按以下公式計算得到：

6.根據權利要求1所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，根據所述設計參數構建所述交直流互聯(lián)變流器附加控制器的數學模型，確定交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數，包括：

7.根據權利要求6所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述閉環(huán)傳遞函數gb(s)與特征方程為：

8.根據權利要求7所述的一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，其特征在于，根據所述交直流微電網系統(tǒng)的原始傳遞函數h(s)的相角θh，結合相位補償環(huán)節(jié)的公式求解參數α和超前滯后環(huán)節(jié)t1、t2，包括：

技術總結
本發(fā)明提供了一種基于極點配置法的微電網穩(wěn)定控制方法，屬于微電網系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術領域，包括：采集交直流互聯(lián)變流器的輸出有功功率作為交直流互聯(lián)變流器附加控制器的輸入信號，隨后將輸出信號與交直流互聯(lián)變流器的原始參考值進行信號疊加，計算得到新的參考值；并利用極點配置法確定附加控制器的設計參數，確定交直流微電網系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數；通過閉環(huán)傳遞函數，確定附加控制器調整交直流微電網系統(tǒng)的整體動態(tài)響應特性，根據設定的期望主導特征根提高交直流微電網系統(tǒng)的阻尼比，以控制交直流互聯(lián)變流器的附加阻尼。本發(fā)明通過在交直流互聯(lián)變流器中加入附加控制器，增加系統(tǒng)的阻尼，解決了交直流微電網系統(tǒng)中的寬頻振蕩問題。

技術研發(fā)人員：吳翔宇,許寅,王穎,劉曌,李猛,張放,張曉紅,王帥杰,尚子軒,于潤妮
受保護的技術使用者：北京交通大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/21