CN111509776B - 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置 - Google Patents

一种低电压穿越测试电压控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111509776B
CN111509776B CN202010454586.4A CN202010454586A CN111509776B CN 111509776 B CN111509776 B CN 111509776B CN 202010454586 A CN202010454586 A CN 202010454586A CN 111509776 B CN111509776 B CN 111509776B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
amplitude
phase
reference value
modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010454586.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111509776A (zh
Inventor
刘正富
苏伟
盛超
郭敬梅
骆潘钿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Original Assignee
China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd filed Critical China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority to CN202010454586.4A priority Critical patent/CN111509776B/zh
Publication of CN111509776A publication Critical patent/CN111509776A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111509776B publication Critical patent/CN111509776B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
    • H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
    • H02J2300/28—The renewable source being wind energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

本申请一种低电压穿越测试电压控制方法及装置，根据不同的模拟故障类型生成对应的电压指令向量，在三相静止坐标系下实现对控制指令的快速跟随，得到电压调制波和相应的脉冲触发信号用以控制LVRT测试装置的各电力电子开关器件，使得测试装置输出的电压端口特性呈现待模拟的故障电压特性；本发明可适用于不同拓扑结构的电力电子型LVRT测试装置，可对控制指令进行快速跟随，响应快，控制精度高，参数整定简单。

Description

一种低电压穿越测试电压控制方法及装置
技术领域
本发明属于低电压穿越测试领域，具体涉及一种低电压穿越测试电压控制方法及装置。
背景技术
随着风电和光电在电力能源中广泛的应用，其对电网的影响不可忽视，为了保证电网的安全稳定运行，要求风电机组具备一定的低电压穿越能力(Low Voltage RideThrough，LVRT)，即当风电场并网点遭受电网故障或扰动而发生电压跌落时，风电机组在一定的电压跌落范围内不间断地并网运行。借鉴国内外风电运行经验，我国也制定了风电相关标准规范，对风电场明确提出了并网检测与验收的具体要求，并制定了相关测试规程，利用试验检测手段可有效保障接入电网的风电机组满足电网的运行要求。
目前风电机组LVRT测试装置主要有以下三类：基于阻抗形式、基于变压器形式和基于电力电子形式，其中基于电力电子形式的LVRT测试装置具有控制灵活、精度高、功能多样等优点，受到国内外学者的广泛关注，其应用的关键是控制方法，而现有的控制方法存在需要经过多次坐标变换、响应速度慢、参数整定复杂的问题。
发明内容
基于此，本发明旨在提出一种低电压穿越测试电压控制方法及装置，以克服现有技术的缺陷。
本发明一种低电压穿越测试电压控制方法，包括：
设定低电压穿越测试模拟参数，根据待模拟的电压跌落类型和电压跌落幅值百分比生成电压指令向量，根据电压指令向量得到电压指令幅值和初相参考值；
根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波；
根据电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号。
优选地，当待模拟的电压跌落类型为三相对称电压故障时，电压指令向量为
Figure BDA0002508874770000021
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure BDA0002508874770000022
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量。
优选地，当待模拟的电压跌落类型为两相短路电压故障时，电压指令向量为
Figure BDA0002508874770000023
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure BDA0002508874770000024
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量。
优选地，根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波包括：
实时获取电压的采样值，对电压的采样值与电压指令幅值的偏差进行PI控制得到调制参考波的电压幅值参考值，根据该电压幅值参考值和初相参考值得到电压调制参考波。
优选地，根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波还包括：
对电压指令幅值进行前馈控制。
另一方面，本发明还提供一种低电压穿越测试电压控制装置，包括：
模拟参数设置模块，用于设置低电压穿越测试的模拟参数；
指令生成模块，用于根据待模拟的电压跌落类型生成电压指令向量，根据电压指令向量得到电压指令幅值和初相参考值；
调制控制模块，用于根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波；
脉冲调制模块，用于根据电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明一种低电压穿越测试电压控制方法及装置，根据不同的模拟故障类型生成对应的电压指令向量，在三相静止坐标系下实现对控制指令的快速跟随，得到电压调制波和相应的脉冲触发信号用以控制LVRT测试装置的各电力电子开关器件，使得测试装置输出的电压端口特性呈现待模拟的故障电压特性；本发明可适用于不同拓扑结构的电力电子型LVRT测试装置，包括但不仅限于二电平、三电平、多电平等变流器结构；本发明的调制波控制环节在三相静止坐标系下进行闭环控制，无需多次坐标变换，可对控制指令进行快速跟随，响应快，控制精度高，参数整定简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1本发明一种实施例低电压穿越测试电压控制装置结构框图
图2本发明另一实施例低电压穿越测试电压控制方法实施流程图
图3本发明另一实施例低电压穿越测试调制参考波控制过程示意图
具体实施方式
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例提供一种低电压穿越测试电压控制装置，该装置包括模拟参数设置模块，用于设置低电压穿越测试的模拟参数，包括待模拟的电压跌落类型、跌落幅度百分比、电压跌落持续时间、风电机组的额定频率等；
指令生成模块，根据待模拟的电压跌落类型和电压跌落幅度百分比生成LVRT测试装置所需的三相电压指令向量，根据电压指令向量得到电压指令幅值和初相参考值，根据风电机组LVRT的测试标准，电压跌落类型主要为三相对称电压故障和两相短路电压故障；
调制控制模块，根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波，此处区别于阻抗分压型的LVRT测试装置的开环控制，采用闭环控制，输入电压指令幅值和实时获取的测试装置输出端口的电压采样值，对两者的偏差进行PI控制得到三相电压的调制参考波；
脉冲调制模块，根据电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号，调制策略包括脉冲宽度调制PWM、空间矢量调制SVPWM、最近电频逼近NLM等，用于控制LVRT测试装置各电力电子开关器件的通断。
下面介绍本发明的另一实施例，请参阅图2，在额定运行模式下时对LVRT测试装置进行参数初始化，使得测试装置输出额定的三相对称电压，电压幅值为额定值，则跌落幅值百分比Kref＝1，频率为f0，对三相电压向量闭环控制得到额定状态下的三相调制参考波，从而得到对应的脉冲触发信号。
进入LVRT测试模式时，设置各模拟参数，包括待模拟的电压跌落类型、跌落幅度百分比Kref、电压跌落持续时间Tp、风电机组的额定频率f0等；
当模拟三相对称电压故障时，根据以下表达式推导出三相电压指令向量，
Figure BDA0002508874770000041
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure BDA0002508874770000042
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量，每个相电压矢量可以用复数x+j·y表示，进而得到要输出的三相电压幅值参考值和初相参考值，幅值为
Figure BDA0002508874770000051
初相参考值为
Figure BDA0002508874770000052
当模拟两相短路电压故障时，根据以下表达式推导出三相电压指令向量，
Figure BDA0002508874770000053
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure BDA0002508874770000054
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量，利用前述计算电压幅值参考值和初相参考值的表达式可同理算得两相短路电压故障的电压幅值参考值和初相，此处不再赘述。
在三相静止坐标系下对测试装置电压输出端口的三相电压进行闭环控制，请参阅图3，该控制过程主要包括PI控制，前馈控制、限幅，把j(j指代A、B、C三相中的任意一相)相的电压幅值参考值分别与对应相位的电压采样值求偏差，对该偏差值进行PI控制以调整调制波幅值参考值；由于在模拟电压跌落时每相的电压幅值参考值会发生阶跃突变，为了提高响应速度，对电压幅值参考值引入前馈控制；在余弦函数生成器中输入已设置的初相参考值和风电机组额定频率f0，最终得到三相电压的调制参考波，本控制环节引入限幅模块主要为了限制过电压和过电流。
根据电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号，调制策略包括脉冲宽度调制PWM、空间矢量调制SVPWM、最近电频逼近NLM等，用于控制LVRT测试装置各电力电子开关器件的通断。
开始测试时置计时器为Tc＝0，比较Tc和Tp，未达到设定的电压跌落持续时间时使Tc＝Tc+ΔT，重复上述的电压控制步骤进行低电压穿越测试，实际的电压跌落时间达到预设时间时退出测试。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种低电压穿越测试电压控制方法，其特征在于，包括：
设定低电压穿越测试模拟参数；
根据待模拟的电压跌落类型和电压跌落幅值百分比生成电压指令向量，当所述待模拟的电压跌落类型为三相对称电压故障时，电压指令向量为
Figure FDA0003396155000000011
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure FDA0003396155000000012
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量；
当所述待模拟的电压跌落类型为两相短路电压故障时，电压指令向量为
Figure FDA0003396155000000013
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure FDA0003396155000000014
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量；
根据所述电压指令向量得到电压指令幅值和初相参考值；
根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波，包括：
把任意一相的电压幅值参考值分别与对应相位的电压采样值求偏差，对所述偏差进行PI控制以调整调制波幅值参考值，在余弦函数生成器中输入已设置的初相参考值和风电机组额定频率f0，最终得到电压调制参考波；
根据电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号。
2.根据权利要求1所述的低电压穿越测试电压控制方法，其特征在于，所述根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波包括：
实时获取电压的采样值，对电压的采样值与电压指令幅值的偏差进行PI控制得到调制波幅值参考值，根据调制波幅值参考值和初相参考值得到电压调制参考波。
3.根据权利要求1所述的低电压穿越测试电压控制方法，其特征在于，所述根据电压指令幅值和初相参考值得到电压调制参考波还包括：
对电压指令幅值进行前馈控制。
4.一种低电压穿越测试电压控制装置，其特征在于，包括：
模拟参数设置模块，用于设置低电压穿越测试的模拟参数；
指令生成模块，用于根据待模拟的电压跌落类型生成电压指令向量，根据所述电压指令向量得到电压指令幅值和初相参考值，当所述待模拟的电压跌落类型为三相对称电压故障时，电压指令向量为
Figure FDA0003396155000000021
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure FDA0003396155000000022
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量；
当所述待模拟的电压跌落类型为两相短路电压故障时，电压指令向量为
Figure FDA0003396155000000023
其中Kref为给定的电压跌落幅值百分比，0＜Kref＜1，
Figure FDA0003396155000000024
为电压跌落前一时刻的A相电压矢量；
调制控制模块，用于根据所述电压指令幅值和所述初相参考值得到电压调制参考波，包括：
把任意一相的电压幅值参考值分别与对应相位的电压采样值求偏差，对所述偏差进行PI控制以调整调制波幅值参考值，在余弦函数生成器中输入已设置的初相参考值和风电机组额定频率f0，最终得到电压调制参考波；
脉冲调制模块，用于根据所述电压调制参考波和调制策略得到脉冲触发信号。
CN202010454586.4A 2020-05-26 2020-05-26 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置 Active CN111509776B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010454586.4A CN111509776B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010454586.4A CN111509776B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111509776A CN111509776A (zh) 2020-08-07
CN111509776B true CN111509776B (zh) 2022-02-11

Family

ID=71873427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010454586.4A Active CN111509776B (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111509776B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102508008A (zh) * 2011-10-25 2012-06-20 甘肃电力科学研究院 风力发电系统并网母线电压跌落幅相检测系统及方法
CN104506046B (zh) * 2014-12-24 2016-11-30 西安交通大学 用于生成分布式发电并网变流器测试电压的统一控制方法
CN104836257A (zh) * 2015-06-02 2015-08-12 中国农业大学 一种风力发电低电压穿越综合调控装置
CN105978042B (zh) * 2016-06-14 2019-03-29 东南大学 用于虚拟同步机的故障保护和穿越控制系统及方法
CN106532765B (zh) * 2016-10-20 2019-02-22 国网福建省电力有限公司 考虑相位跳变的风力发电机组低电压穿越能力测试方法
CN110098640B (zh) * 2019-06-24 2020-11-10 阳光电源股份有限公司 一种光伏并网系统的低电压穿越控制方法和装置
CN110646733A (zh) * 2019-09-19 2020-01-03 南方电网科学研究院有限责任公司 风电机组低电压穿越特征的测试方法、系统及存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
一种用于风力发电的电压跌落发生器;赵静等;《电子技术应用》;20091206(第12期);第74页-第76页 *
用于光伏低电压穿越测试的电压跌落发生器设计与试验;张军军等;《电力系统自动化》;20141010;第38卷(第19期);第108页-第113页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111509776A (zh) 2020-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lin et al. Design and hardware-in-the-loop experiment of multiloop adaptive control for DFIG-WT
CN104215904A (zh) 一种全功率变流器风电机组低电压穿越测试系统及方法
CN109617121B (zh) 一种针对次同步振荡的风电并网系统安全运行方法及系统
Espinoza et al. Novel LVRT testing method for wind turbines using flexible VSC technology
Fischer et al. Representation of variable speed full conversion Wind Energy Converters for steady state short-circuit calculations
CN115358079A (zh) 风电场场站实时仿真模型的构建方法和阻抗特性评估方法
Li et al. Vector control of a grid-connected rectifier/inverter using an artificial neural network
CN107769177A (zh) 基于光伏电站动态等值阻抗的自适应距离保护策略
Gupta et al. Experimental study of fault impact on grid connected DFIG driven wind Turbine
CN118199146A (zh) 基于新能源场站时变阻抗特性的并网变流器动态模拟方法
Tremblay et al. Real-time simulation of a fully detailed type-IV wind turbine
CN111509776B (zh) 一种低电压穿越测试电压控制方法及装置
CN103501010B (zh) 一种双滞环控制的风电场无功支撑方法
CN109490773A (zh) 一种虚拟同步机低电压穿越特性测试方法、装置及系统
CN109885889B (zh) 一种同系列动态无功补偿装置的仿真评估方法及系统
CN104678302A (zh) 一种Boost变流器的风电机组低电压穿越测试系统及方法
Shah et al. Real-time simulation of wind turbine converter-grid systems
CN116629016A (zh) 一种基于永磁直驱风机简化模型的风电场短路电流仿真方法
CN115021310A (zh) 一种风电机组弱电网适应能力测试方法和系统
CN105846408A (zh) 含分布式dfig型风电机的配电网纵联保护方法
CN107480406B (zh) 一种双馈风电机组短路电流计算的动态向量模型建立方法
Park et al. Voltage transient analysis of a PMSG wind power system using controller-hardware-in-the loops
CN113725865B (zh) 一种海上风电场无功支撑能力评价方法、装置及存储介质
CN105356499B (zh) 电网模拟装置的控制方法
Li et al. Wind farm electromagnetic dynamic model and outgoing line protection relay RTDS testing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Room 501-503, annex building, Huaye building, No.1-3 Chuimao new street, Xihua Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province 510000

Applicant after: China Southern Power Grid Power Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 501-503, annex building, Huaye building, No.1-3 Chuimao new street, Xihua Road, Yuexiu District, Guangzhou City, Guangdong Province 510000

Applicant before: GUANGDONG ELECTRIC POWER SCIENCE RESEARCH INSTITUTE ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant