一种减少高压级联SVG低电压穿越脱网的控制方法与流程

一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法
技术领域
1.本发明属于电力设备技术领域，特别是涉及一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法。


背景技术：

2.为了减少温室气体的排放，越来越多的清洁能源接入电网，如风电、光伏等清洁能源，这些能源需要通过电力电子装置进行功率变换才能并入电网，然而风力和光照具有随机性，不稳定性，电力电子装置具有非线性、惯性小的特点，导致了电网电压畸变和不稳定。静止同步补偿器(svg)被广泛用于提高功率因数和改善电网电压，相比无源补偿器，具有功率连续调节，动态响应快等优点，另外级联svg经常用于1kv
‑
50kv中压等级电力系统，因为其无变压器、多电平和模块化的优点，高压级联星型配置结构svg非常适合该种场景。
3.然而低电压穿越能力是并网逆变器装置的一个关键问题，要求该装置能够在一定电网电压跌落周期内维持不脱网，并且向电网注入相应电压幅值的无功电流。


技术实现要素：

4.为了解决高压级联svg低电压穿越时易脱网的问题，本发明提出了一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明为一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法，具体包括如下步骤：
7.(1)对电网电压进行采样，锁相环对对电网电压进行相位跟踪，分解电压得到电压有功分量vd和电压无功分量，分解电流得到电流有功分量和电流无功分量；
8.(2)判断所述锁相环得到的电压有功分量vd是否大于使能计算角频率滑动滤波设定电压值，若所述vd大于使能计算角频率滑动滤波设定电压值时，将锁相得到的电网电压角频率w进行滑动滤波处理，得到滑动平均滤波角频率w
maf
，抑制不对称跌落情况下，电网电压有功无功分量中的2次谐波脉动分量、零穿时锁相环无法工作，给无功电流提供参考相位；
9.(3)当所述vd小于低穿设定值时，进入低穿，根据电网电压跌落深度发出相应的无功电流，此时低穿状态进入时间计时，判断低穿状态持续时间是否超出低穿预设时间；当所述vd不小于低穿设定值时，判断所述vd是否大于退出低穿设定值；
10.(4)当所述vd不大于退出低穿设定值时，进入低穿，根据电网电压跌落深度发出相应的无功电流，且低穿状态进入时间计时，判断低穿状态持续时间是否超出低穿预设时间，当进入低穿时间超时时，跳转至步骤(6)；当所述vd大于退出低穿设定值时，判断高压级联svg是否处于低穿状态；
11.(5)当所述高压级联svg处于低穿状态时，封锁设定周波驱动脉冲，恢复驱动后，转至步骤(1)继续进行电网电压采样，再次执行步骤(1)
‑
(4)；当所述高压级联svg不处于低穿状态时，直接转至步骤(1)进行电网电压采样，同样再次执行步骤(1)
‑
(4)；
12.(6)当步骤(4)中进入低穿时间超时时，所述高压级联svg脱网，否则转至步骤(1)继续进行电网电压采样，再次执行步骤(1)
‑
(4)。
13.进一步地，所述步骤(1)中的电网电压的采集检测方法具体为：采用ad模数转换模块将三相电网电压采集到控制器中，并对其进行数据运算。
14.进一步地，所述数据运算具体包括：clark、park坐标变换和锁相环计算。
15.进一步地，所述步骤(3)和(4)中进入低穿时，则按照标准输出相应的无功电流支撑电网，具体包括：进入低穿前保存当前的无功设定值、进入低穿时根据锁相得到的电网电压有功分量vd与额定电网电压的比值，确定所述高压级联svg所需输出的无功电流大小、退出低穿时，应恢复进入低穿时设定的的无功电流大小。
16.进一步地，所述步骤(3)和(4)中的电网电压跌落形式为不对称跌落，在不对称跌落下实现母线电压平衡控制，具体包括：不对称跌落情况下，所述高压级联svg各相母线电压会不平衡，采用负序电流控制抑制母线过压。
17.本发明具有以下有益效果：
18.1、本发明一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法，可以有效减少装置在低电压穿越中的故障脱网问题，大大提高了装置并网运行能力，保证了新能源接入电网的安全可靠性。
19.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明所述的一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法的流程图。
22.图2为本发明所述的高压级联svg主电路拓扑图。
23.图3为本发明所述的高压级联svg三层分级控制框图。
24.图4为本发明所述的高压级联svg母线电压处理控制框图。
25.图5为本发明所述的高压级联svg锁相环原理框图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.实施例
28.请参阅图1，本发明为一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法，具体包括如下步骤：
29.(1)对电网电压进行采样，锁相环对对电网电压进行相位跟踪，分解电压得到电压有功分量vd和电压无功分量，分解电流得到电流有功分量和电流无功分量；
30.(2)判断锁相环得到的电压有功分量vd是否大于使能计算角频率滑动滤波设定电压值，若vd大于使能计算角频率滑动滤波设定电压值时，将锁相得到的电网电压角频率w进行滑动滤波处理，得到滑动平均滤波角频率w
maf
，抑制不对称跌落情况下，电网电压有功无功分量中的2次谐波脉动分量、零穿时锁相环无法工作，给无功电流提供参考相位；
31.(3)当vd小于低穿设定值时，进入低穿，根据电网电压跌落深度发出相应的无功电流，此时低穿状态进入时间计时，判断低穿状态持续时间是否超出低穿预设时间；当vd不小于低穿设定值时，判断vd是否大于退出低穿设定值；
32.(4)当vd不大于退出低穿设定值时，进入低穿，根据电网电压跌落深度发出相应的无功电流，且低穿状态进入时间计时，判断低穿状态持续时间是否超出低穿预设时间，当进入低穿时间超时时，跳转至步骤(6)；当vd大于退出低穿设定值时，判断高压级联svg是否处于低穿状态；
33.(5)当高压级联svg处于低穿状态时，封锁设定周波驱动脉冲，恢复驱动后，转至步骤(1)继续进行电网电压采样，再次执行步骤(1)
‑
(4)；当高压级联svg不处于低穿状态时，直接转至步骤(1)进行电网电压采样，同样再次执行步骤(1)
‑
(4)；
34.(6)当步骤(4)中进入低穿时间超时时，高压级联svg脱网，否则转至步骤(1)继续进行电网电压采样，再次执行步骤(1)
‑
(4)。
35.其中，步骤(1)中的电网电压的采集检测方法具体为：采用ad模数转换模块将三相电网电压采集到控制器中，并对其进行数据运算。
36.其中，数据运算具体包括：clark、park坐标变换和锁相环计算。
37.其中，步骤(3)和(4)中进入低穿时，则按照标准输出相应的无功电流支撑电网，具体包括：进入低穿前保存当前的无功设定值、进入低穿时根据锁相得到的电网电压有功分量vd与额定电网电压的比值，确定高压级联svg所需输出的无功电流大小、退出低穿时，应恢复进入低穿时设定的的无功电流大小；
38.锁相得到的电网电压有功分量vd与额定电网电压的比值满足低穿恢复的条件后，避免电压不稳造成过流发生，应先封锁适当周波脉冲再退出低穿状态，尤其在零穿恢复，一般为两个电网周波左右。
39.其中，步骤(3)和(4)中的电网电压跌落形式为不对称跌落，在不对称跌落下实现母线电压平衡控制，具体包括：不对称跌落情况下，高压级联svg各相母线电压会不平衡，采用负序电流控制抑制母线过压；
40.抑制不对称跌落情况下，电网电压有功无功分量中的2次谐波脉动分量、零穿时锁相环无法工作，给无功电流提供参考相位。
41.请参阅图2，本发明的一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制法的主电路拓扑图，具体包括：各相分别由模块化的h桥逆变器级联组成，直流侧并联均压电阻，三相逆变器构成星型结构通过电抗器与电网连接。
42.请参阅图3，本发明的一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法中高压级联svg三层分级控制框图，具体包扩：电流内环、电压外环、功率外环和相内均压环，其中电流内环控制是基于两相旋转坐标系下的dq控制，正序dq轴用于稳定总母线电压vdc和无功电流，负序dq轴电流用于稳定相间母线电压平衡；电压外环用于稳定总母线电压；功率外环根据不同运行模式计算正序电流内环的参考值，实际工况中如恒功率因数模式、恒电压模
式、恒无功功率模式和恒电流模式等；相内均压环实现跟踪v
dcm
(m＝a，b，c)，(n＝1，2，3..n)跟踪v
dcm
(m＝a，b，c)。
43.请参阅图4，本发明的一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法的分层母线电压控制框图，a，b，c三相分别由n级模块级联而成，每一级的母线电压记为v
dcm
(m＝a，b，c)，(n＝1，2，3..n)，经过100hz陷波器(notch filter)滤除二次谐波分量得到v
dcm
(m＝a，b，c)，(n＝1，2，3..n)，然后通过各相级联模块母线电压相加求平均的方式得到每相的母线平均电压v
dcm
(m＝a，b，c)，最后v
dcm
(m＝a，b，c)相加求平均得到总母线电压平均值v
dc
。电压外环控制算法的目标是实现如图4中箭头所示的功能，即第一层：控制v
dc
跟踪v
dc_ref
，称为总母线电压控制环，第二层：控制v
dcm
(m＝a，b，c)跟踪v
dc
，称为相间均压环，第三层：控制v
dcm
(m＝a，b，c)，(n＝1，2，3..n)跟踪v
dcm
(m＝a，b，c)，称为相内均压环。
44.请参阅图5，本发明的一种减少高压级联svg低电压穿越脱网的控制方法的锁相环框图，锁相环对电网电压进行相位跟踪，具体包括：用于分解电压电流有功电流分量和无功电流分量、将分解得到的电压有功分量与低穿判断值进行比较，作为高压级联svg进入或退出低穿的依据、将锁相得到的电网电压角频率w进行滑动滤波处理得到w
maf
。如果锁相环锁相角和实际电网电压相差大于90
°
则u
d
<0，改变了锁相环的控制环路增益，则需判断u
d
的正负号以切换前向通道的增益确保增益始终大于0。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。