不对称电压跌落下考虑场景区分的逆变型分布式电源控制策略研究
发布时间：2021-03-31 16:10
逆变型分布式电源（Inverter-Interfaced Distributed Generation, IIDG）在电网电压跌落时可能存在电流越限、切机等风险,进而影响其自身和系统的安全稳定运行。对此,提出一种考虑不同运行场景的IIDG控制策略。首先,以相电压幅值为约束条件,构建了基于正序分量的电压支撑方程,实现了正序电压的最大化支撑。其次,为保证逆变器在安全的前提下充分利用自身容量,提出一种考虑电压跌落程度和IIDG有功出力大小的场景区分方法。然后,根据不同场景下的电流注入模式和控制目标推导参考电流,使IIDG兼具电压支撑、电流限幅能力。同时,通过输出有功功率和负序无功功率,提升了系统稳定性,降低了电压不平衡度。最后,基于Matlab/Simulink搭建了含IIDG的仿真模型,算例结果验证了所提策略的有效性。
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(20)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
IIDG拓扑结构及控制系统Fig.1TopologyandcontrolsystemofIIDG
剑?侥芡频汲雎?憧刂颇勘晁??的参考电流，将在下节进行详细讨论。3基于场景区分的IIDG控制算法考虑到IIDG有功出力大小和电网电压跌落程度等因素，系统在运行时会呈现出不同的运行场景。为保证IIDG在任何场景下均能实现限流和电压支撑，并尽可能地注入有功功率以维持系统稳定，需要对运行场景进行划分，以推导出不同场景下的参考电流，实现控制目标。本文控制算法的流程如图2所示。首先，采用二阶广义积分器(SecondOrderGeneralizedIntegrator,SOGI)对实时量测的电压、电流进行正负序分离，图2IIDG控制算法流程Fig.2FlowchartofIIDGcontrolalgorithm并利用初始参考电流来反映电压跌落及IIDG有功输出情况，实现对运行场景的区分。然后，根据控制目标实现的优先级，确定各个场景对应的参考电流注入模式。最后，结合场景区分结果和参考电流注入模式计算最终的参考电流，以实现控制目标。3.1运行场景区分依据由于正序电压支撑和有功功率控制分别为本文所提策略的主、次目标，在考虑场景区分时，将电压跌落程度和IIDG有功出力情况作为区分的依据。当正序电压跌落至0.9倍额定电压以下时，控制系统即开始计算初始正序有功、无功参考电流p_iniI和q_iniI。其中，q_iniI由电压支撑目标得到，通过比较q_iniI和电流限值limI，可间接、直观地反映电压跌落程度，并作为电压跌落程度的评判标准。而初始正序有功参考电流p_iniI由有功控制目标得到，可间接反映IIDG有功出力的大校需要注意的是，只有当逆变器满足电压支撑目标，同时具备输出余量(q_inilimII)时，才对IIDG有功出力大小进行评估。首先，建立如下方程22ini_ini_ini()()qpII
-14-电力系统保护与控制(iniI1.2p.u.)，故此场景下IIDG有功出力也较大。在算例3中，由于q_iniI和iniI均未超过1.2p.u.，故此场景区分为电压跌落较小且IIDG有功出力较校4.2算例1：严重电压跌落在t0.5s时，网侧母线发生严重不对称电压跌落(gV0.5p.u.，gV0.2p.u.)，有功功率参考值refP设定为逆变器额定功率1p.u.。由图3(a)和3(b)可知，采用PQ控制策略的IIDG在电压跌落时不具备电压支撑能力，V仅为0.48p.u.。而本文的控制方法能将PCC母线正序电压V提升0.18p.u.，达到了0.66p.u.，能够显著提升IIDG的低压穿越能力。如图3(a)所示，由于电压跌落较严图3场景1下IIDG输出特性Fig.3IIDGoutputperformanceunderscenario1重，同时受逆变器电流限幅的作用，PCC母线相电压的最大值无法达到控制目标所要求的1.1倍额定电压(符合理论分析结果)。由图3(c)和3(d)可以看出，PQ控制策略为维持恒定的有功功率输出，会导致输出电流严重越限。而利用本文的控制算法，可以很好地实现电流限幅，同时无功电流输出的高优先级也保证了较好的电压支撑能力。然而，此场景下IIDG输出有功功率平均值为零，即P为零。4.3算例2：电压跌落较小而有功功率较大在t0.5s时，网侧母线发生较小的不对称电压跌落(gV0.7p.u.，gV0.3p.u.)，有功功率参考值refP设定为逆变器额定功率1p.u.。由图4(a)和4(b)知，此场景下本文的控制方法能够在相电压不越限的前提下，将PCC母线正序电压V提高0.11p.u.，达到了0.81p.u.。如图4(c)所示，由于有功功率参考值refP较大，传统PQ控制会导致电流越限，而本文方法通?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of renewable energy-based hydrogen production processes for sustainable energy innovation[J]. Mengjiao Wang,Guizhou Wang,Zhenxin Sun,Yukui Zhang,Dong Xu. Global Energy Interconnection. 2019(05)
[2]不对称电网故障下级联型光伏并网逆变器的低电压穿越控制[J]. 王书征,李先允,许峰. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]含分布式电源的配电网电压控制策略研究[J]. 孙亮,张秀琦,吕凌虹,段洁,刘国柄,菅旭生. 电网与清洁能源. 2018(10)
[4]考虑电压故障类型的光伏逆变器低电压穿越控制策略[J]. 欧阳森,马文杰. 电力自动化设备. 2018(09)
[5]不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略[J]. 杨超颖,王金浩,杨赟磊,杜慧杰,徐永海,曹炜. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[6]An innovation idea for energy transition towards sustainable and resilient societies:Global energy interconnection[J]. Weerakorn Ongsakul,Kun Teng,Serge Marichez,Han Jiang. Global Energy Interconnection. 2018(03)
[7]逆变型分布式电源的灵活正负序电流控制方法与等值序网模型[J]. 陈琪蕾,范忻蓉,张沛超,范春菊. 电力系统保护与控制. 2018(14)
[8]基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法研究[J]. 苗常海,杨东升,寇健. 太阳能学报. 2018(04)
[9]光伏电站低电压穿越技术要求与实现[J]. 陈波,朱晓东,朱凌志,施涛,曲立楠. 电网与清洁能源. 2017(08)
[10]具有不对称故障穿越能力逆变型新能源电源故障电流特性[J]. 刘素梅,毕天姝,王晓阳,杨国生,薛安成,杨奇逊. 电力系统自动化. 2016(03)
本文编号：3111714
【文章来源】：电力系统保护与控制. 2020,48(20)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
IIDG拓扑结构及控制系统Fig.1TopologyandcontrolsystemofIIDG
剑?侥芡频汲雎?憧刂颇勘晁??的参考电流，将在下节进行详细讨论。3基于场景区分的IIDG控制算法考虑到IIDG有功出力大小和电网电压跌落程度等因素，系统在运行时会呈现出不同的运行场景。为保证IIDG在任何场景下均能实现限流和电压支撑，并尽可能地注入有功功率以维持系统稳定，需要对运行场景进行划分，以推导出不同场景下的参考电流，实现控制目标。本文控制算法的流程如图2所示。首先，采用二阶广义积分器(SecondOrderGeneralizedIntegrator,SOGI)对实时量测的电压、电流进行正负序分离，图2IIDG控制算法流程Fig.2FlowchartofIIDGcontrolalgorithm并利用初始参考电流来反映电压跌落及IIDG有功输出情况，实现对运行场景的区分。然后，根据控制目标实现的优先级，确定各个场景对应的参考电流注入模式。最后，结合场景区分结果和参考电流注入模式计算最终的参考电流，以实现控制目标。3.1运行场景区分依据由于正序电压支撑和有功功率控制分别为本文所提策略的主、次目标，在考虑场景区分时，将电压跌落程度和IIDG有功出力情况作为区分的依据。当正序电压跌落至0.9倍额定电压以下时，控制系统即开始计算初始正序有功、无功参考电流p_iniI和q_iniI。其中，q_iniI由电压支撑目标得到，通过比较q_iniI和电流限值limI，可间接、直观地反映电压跌落程度，并作为电压跌落程度的评判标准。而初始正序有功参考电流p_iniI由有功控制目标得到，可间接反映IIDG有功出力的大校需要注意的是，只有当逆变器满足电压支撑目标，同时具备输出余量(q_inilimII)时，才对IIDG有功出力大小进行评估。首先，建立如下方程22ini_ini_ini()()qpII
-14-电力系统保护与控制(iniI1.2p.u.)，故此场景下IIDG有功出力也较大。在算例3中，由于q_iniI和iniI均未超过1.2p.u.，故此场景区分为电压跌落较小且IIDG有功出力较校4.2算例1：严重电压跌落在t0.5s时，网侧母线发生严重不对称电压跌落(gV0.5p.u.，gV0.2p.u.)，有功功率参考值refP设定为逆变器额定功率1p.u.。由图3(a)和3(b)可知，采用PQ控制策略的IIDG在电压跌落时不具备电压支撑能力，V仅为0.48p.u.。而本文的控制方法能将PCC母线正序电压V提升0.18p.u.，达到了0.66p.u.，能够显著提升IIDG的低压穿越能力。如图3(a)所示，由于电压跌落较严图3场景1下IIDG输出特性Fig.3IIDGoutputperformanceunderscenario1重，同时受逆变器电流限幅的作用，PCC母线相电压的最大值无法达到控制目标所要求的1.1倍额定电压(符合理论分析结果)。由图3(c)和3(d)可以看出，PQ控制策略为维持恒定的有功功率输出，会导致输出电流严重越限。而利用本文的控制算法，可以很好地实现电流限幅，同时无功电流输出的高优先级也保证了较好的电压支撑能力。然而，此场景下IIDG输出有功功率平均值为零，即P为零。4.3算例2：电压跌落较小而有功功率较大在t0.5s时，网侧母线发生较小的不对称电压跌落(gV0.7p.u.，gV0.3p.u.)，有功功率参考值refP设定为逆变器额定功率1p.u.。由图4(a)和4(b)知，此场景下本文的控制方法能够在相电压不越限的前提下，将PCC母线正序电压V提高0.11p.u.，达到了0.81p.u.。如图4(c)所示，由于有功功率参考值refP较大，传统PQ控制会导致电流越限，而本文方法通?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of renewable energy-based hydrogen production processes for sustainable energy innovation[J]. Mengjiao Wang,Guizhou Wang,Zhenxin Sun,Yukui Zhang,Dong Xu. Global Energy Interconnection. 2019(05)
[2]不对称电网故障下级联型光伏并网逆变器的低电压穿越控制[J]. 王书征,李先允,许峰. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]含分布式电源的配电网电压控制策略研究[J]. 孙亮,张秀琦,吕凌虹,段洁,刘国柄,菅旭生. 电网与清洁能源. 2018(10)
[4]考虑电压故障类型的光伏逆变器低电压穿越控制策略[J]. 欧阳森,马文杰. 电力自动化设备. 2018(09)
[5]不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略[J]. 杨超颖,王金浩,杨赟磊,杜慧杰,徐永海,曹炜. 电力系统保护与控制. 2018(16)
[6]An innovation idea for energy transition towards sustainable and resilient societies:Global energy interconnection[J]. Weerakorn Ongsakul,Kun Teng,Serge Marichez,Han Jiang. Global Energy Interconnection. 2018(03)
[7]逆变型分布式电源的灵活正负序电流控制方法与等值序网模型[J]. 陈琪蕾,范忻蓉,张沛超,范春菊. 电力系统保护与控制. 2018(14)
[8]基于负序电压前馈的非对称故障下低电压穿越控制方法研究[J]. 苗常海,杨东升,寇健. 太阳能学报. 2018(04)
[9]光伏电站低电压穿越技术要求与实现[J]. 陈波,朱晓东,朱凌志,施涛,曲立楠. 电网与清洁能源. 2017(08)
[10]具有不对称故障穿越能力逆变型新能源电源故障电流特性[J]. 刘素梅,毕天姝,王晓阳,杨国生,薛安成,杨奇逊. 电力系统自动化. 2016(03)
本文编号：3111714
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