一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法及系统与流程

本发明涉及电力电子，特别涉及一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法。

背景技术：

1、随着微电网中异构变流器占比不断提升，融合构网型（grid-forming, gfm）与跟网型（grid-following）变流器的混合架构成为支撑高比例可再生能源并网的关键。跟网型变流器虽动态响应快但缺乏电压-频率支撑能力，而构网型变流器虽具备虚拟惯量却需额外储能支撑且动态响应较慢，二者并联运行已成为工程实际中的主流形式。

2、但是传统研究多基于单机无穷大母线（single machine connected to infinitebus smib）系统设计同步控制策略，对构网型变流器与跟网型变流器之间复杂的异构交互作用及其对系统暂态稳定性的影响机制认识尚不充分，缺乏从抑制不良交互角度提升系统暂态稳定性的控制方法。在复杂电网工况下，构网型变流器与跟网型变流器间的耦合效应可能显著增加系统失稳风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中构网型变流器与跟网型变流器间的耦合效应可能显著增加系统失稳风险问题，本发明提供了一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法及系统，能够实现对混联系统相位交互振荡的抑制，最终提升系统在大扰动下的暂态稳定性。具体技术方案如下：

2、一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，包括以下步骤：基于构网-跟网变流器混联拓扑构建构网-跟网变流器非线性状态方程；基于构网-跟网变流器非线性状态方程提取构网-跟网变流器的交互功率项；基于构网-跟网变流器的交互功率项构建阻尼附加项模型，通过阻尼附加项模型计算附加阻尼系数；基于所述附加阻尼系数以及系统额定角频率形成附加阻尼信号，将所述附加阻尼信号引入构网型变流器的虚拟同步发电机有功控制环中，与原有阻尼项共同作用。

3、优选的，基于构网-跟网变流器混联拓扑构建构网-跟网变流器非线性状态方程包括：构建跟网型变流器在公共连接点处的q轴电压分量方程；

4、构建构网型变流器的有功输出功率方程及无功功率方程；

5、构建跟网型变流器的锁相环动态行为方程及构网型变流器的虚拟同步发电机的动态行为方程；

6、基于跟网型变流器在公共连接点处的q轴电压分量方程、构网型变流器的有功输出功率方程及无功输出功率方程、锁相环动态行为方程及虚拟同步发电机的动态行为方程构建构网-跟网变流器非线性状态方程。

7、优选的，构网-跟网变流器非线性状态方程为：

8、

9、式中，

j1为跟网型变流器的等效惯量，

j2为构网型变流器的等效惯量，

pm1为跟网型变流器的等效机械功率，

pm2为构网型变流器的等效机械功率，

pe1为跟网型变流器的等效电磁功率，

pe2为构网型变流器的等效电磁功率，

pint1为跟网型变流器的等效电磁交互功率，

pint2为构网型变流器的等效电磁交互功率，

d1为跟网型变流器的等效阻尼系数，

d2为构网型变流器的等效阻尼系数，

dint1为等效交互阻尼系数,为跟网型变流器的角速度偏差，为跟网型变流器的虚拟功角，为幅值相位，为跟网型变流器的虚拟功角，为幅值相位，为构网型变流器的角速度偏差，

θe为幅值相位，为跟网型变流器的电流参考矢量功率因数角。

10、优选的，构网-跟网变流器的交互功率项为：

pint2cos(

δ2-

δ1-

θe-π/2)。

11、优选的，阻尼附加项模型为：，，max(

ω2cr)表示稳定域内

ω2的最大频率值，为附加阻尼系数，为正可调系数，是幅值相位。

12、优选的，基于所述附加阻尼系数以及系统额定角频率形成附加阻尼信号，将所述附加阻尼信号引入构网型变流器的虚拟同步发电机有功控制环中，与原有阻尼项共同作用，包括：基于所述附加阻尼系数以及系统额定角频率形成附加阻尼信号；实时检测构网-跟网变流器混联系统的运行数据，根据运行数据计算构网型变流器的有功偏差；根据构网型变流器的有功偏差计算实时角频率；根据实时角频率计算频率偏差，并根据频率偏差计算原有阻尼调节项；将原有阻尼项与附加阻尼信号叠加得到总阻尼项，并将总阻尼项送入功率偏差比较环节，反馈调整功率误差。

13、优选的，根据运行数据计算构网型变流器的有功偏差包括：计算构网型变流器的有功输出功率；基于有功输出功率计算网型变流器的有功偏差。

14、优选的，根据构网型变流器的有功偏差计算实时角频率包括：将构网型变流器的有功偏差输入预设的积分器，输出对应的实时角频率。

15、优选的，构网型变流器的有功输出功率计算方程为：，式中，为构网型变流器的有功输出功率，

e为构网型变流器输出电压幅值，

vg为电网电压幅值，为构网型变流器的虚拟功角，为等效电纳，为等效幅值，为等效幅值，为电流参考值，为幅值相位，为幅值相位，为功率因数角。

16、本发明还提供一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升系统，应用于上述的一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过加入附加阻尼信号形成反馈，调整构网型变流器的输出相位，进而改变构网型变流器的输出功率，实现对混联系统相位交互振荡的抑制，最终提升系统在大扰动下的暂态稳定性。该控制方法仅在系统存在失稳趋势时投入附加阻尼，不改变系统原有的稳态工作点，不会对系统正常运行产生额外影响，同时能够充分利用构网型变流器自身的阻尼资源，无需对跟网型变流器控制结构进行改造，实现难度低，适配性强。

1.一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述基于构网-跟网变流器混联拓扑构建构网-跟网变流器非线性状态方程包括：

3.根据权利要求1所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述构网-跟网变流器非线性状态方程为：

4.根据权利要求3所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述构网-跟网变流器的交互功率项为：pint2cos(δ2-δ1-θe-π/2)。

5.根据权利要求4所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述阻尼附加项模型为：，，max(ω2cr)表示稳定域内ω2的最大频率值，为附加阻尼系数，为正可调系数，是幅值相位。

6.根据权利要求1所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，基于所述附加阻尼系数以及系统额定角频率形成附加阻尼信号，将所述附加阻尼信号引入构网型变流器的虚拟同步发电机有功控制环中，与原有阻尼项共同作用，包括：

7.根据权利要求6所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述根据运行数据计算构网型变流器的有功偏差，包括：

8.根据权利要求6所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，所述根据构网型变流器的有功偏差计算实时角频率，包括：

9.根据权利要求3所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法，其特征在于，构网型变流器的有功输出功率为：

10.一种构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升系统，其特征在于，应用于权利要求1-9任一所述的构网-跟网变流器混联系统暂态稳定提升方法。