CN117318098A - 抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，方法包括：将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上，将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；将储能变流器的有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，将储能变流器的无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制；新能源电力系统出现振荡现象后，根据振荡频率大小，对储能变流器的自稳与致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电力系统及储能技术领域，具体地，涉及一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，同时提供了一种相应的新能源电力系统。
背景技术
新型电力系统区别于传统电力系统的稳定问题凸显，主要包括大规模新能源接入导致的宽频振荡等问题给电网稳定控制提出了挑战。为了减轻新能源场站宽频振荡现象对电网的影响，需要研究如何抑制新能源电力系统出现的振荡现象。现有研究多在新能源发电机组控制器中采用控制参数优化或有源阻尼控制等方法抑制系统振荡，存在以下问题：1)由于新能源集群通常含有成百上千台新能源发电机组，难以逐台设置，实施起来存在难度；2)改变新能源机组控制参数或控制结构，可能会影响机组的基频控制性能；3)新能源机组集体投入振荡抑制措施，对整个新能源场站的特性影响较大，可能存在“顾此失彼”的风险；4)新能源机组控制模型存在“黑/灰箱”问题，除机组厂家外，其他人员无法修改机组控制参数或控制结构。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，同时提供了一种相应的新能源电力系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，包括：储能变流器的自稳控制部分和储能变流器的致稳控制部分；根据新能源电力系统的振荡频率大小，分别对储能变流器的自稳控制部分和致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制；其中：
所述储能变流器的自稳控制部分，包括：将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上；将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；
所述储能变流器的致稳控制部分，包括：将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制。
优选地，所述将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上，包括：
将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的d轴输出电压，如式(1)所示：
其中，kipd和kiid分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的d轴电流参考值，/>为交流电流在d轴的分量，即储能变流器的d轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvd为d轴高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在q轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugd为公共连接点的电压测量值在d轴的分量，/>为变流器输出电压在d轴的分量，即电流内环调节器的d轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
所述高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvd的表达式，如式(2)所示：
其中，Rvd为Gvd的虚拟电阻，Lvd为Gvd的虚拟电感，Rvd+sLvd为Gvd的虚拟阻抗，sTvd/(1+sTvd)为Gvd的高通滤波器，Tvd＝1/fvd，fvd为Gvd的高通滤波器的截止频率。
优选地，所述将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，包括：
将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的q轴输出电压，如式(3)所示：
其中，kipq和kiiq分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的q轴电流参考值，/>代表交流电流在q轴的分量，即储能变流器的q轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvq为q轴高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在d轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugq为公共连接点的电压测量值在q轴的分量，/>代表变流器输出电压在q轴的分量，即电流内环调节器的q轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvq的表达式，如式(4)所示：
其中，Rvq为Gvq的虚拟电阻，Lvq为Gvq的虚拟电感，Rvq+sLvq为Gvq的虚拟阻抗，sTvq/(1+sTvq)为Gvq的高通滤波器，Tvq＝1/fvq，fvq为Gvq的高通滤波器的截止频率。
优选地，所述将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，包括：
将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值如式(5)所示：
其中，为外环控制输出的q轴电流参考值，kQp和kQi分别为无功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Qref为功率控制的无功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFP为虚拟电阻，GBPFP为有功功率所连的带通滤波器的传递函数；
所述带通滤波器GBPFP的表达式，如式(6)所示：
其中，ωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的中心频率，ξP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的阻尼比，2ξPωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的带宽。
优选地，所述将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，包括：
将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值如式(7)所示：
其中，为外环控制输出的d轴电流参考值，kPp和kPi分别为有功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Pref为功率控制的有功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFQ为虚拟电阻，GBPFQ为无功功率所连的带通滤波器的传递函数；
所述带通滤波器GBPFQ的表达式，如式(8)所示：
其中，ωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的中心频率，ξQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的阻尼比，2ξQωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的带宽。
优选地，所述根据新能源电力系统的振荡频率大小，对储能变流器的自稳控制部分和致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制，包括：
根据新能源电力系统的振荡频率的大小，设置自稳控制部分的高通滤波器的截止频率fv d(q)以及致稳控制部分的带通滤波器的中心频率ωnd(q)和带宽；
检测电力系统振荡是否被抑制：
如果振荡仍旧存在，则调节致稳控制部分的虚拟电阻RBPFP(Q)以及自稳控制部分的虚拟阻抗Rvd(q)和Lvd(q)的参数；
若振荡消除，则保持当前参数不变。
根据本发明的另一个方面，提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制系统，包括：
储能变流器的自稳控制模块，该模块用于将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上；将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；
储能变流器的致稳控制模块，该模块用于将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制；
振荡抑制模块，该模块用于根据新能源电力系统的振荡频率大小，对储能变流器的自稳控制模块和致稳控制模块进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制。
优选地，该系统还包括：
变流器控制模块，该模块用于实施对变流器的基本控制。
根据本发明的第三个方面，提供了一种新能源电力系统，包括：永磁直驱风电场、双馈风电场、光伏电站、同步发电机、传输线以及储能电站；其中：
所述永磁直驱风电场、所述双馈风电场和光伏电站以并联的形式连接构成新能源场站，所述新能源场站接入汇集站，然后通过汇集站接入交流电网，所述储能电站通过所述传输线与交流电网相连，所述同步发电机经过所述传输线接入交流电网；
所述储能电站的储能变流器采用本发明上述中任一项所述的控制方法或任一项所述的控制系统，实现对新能源电力系统的有功功率外环和/或无功功率外环以及电流内环的双闭环矢量控制模式，进而对所述新能源电力系统进行振荡抑制。
优选地，所述新能源场站通过柔性直流输电系统或所述传输线接入汇集站。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明具有如下至少一项的有益效果：
本发明提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，充分考虑新能源电力系统中通常配置的具有一定容量的储能装置，并与新能源场站的阻抗进行匹配，提高整体的阻尼能力，从而有效抑制新能源电力系统振荡。
本发明提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，可以有效保证储能变流器自身的稳定性，也可以增强储能变流器的致稳能力，实现对新能源电力系统不同频段振荡的自适应抑制。
本发明提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，在储能变流器的自稳控制部分，通过dq轴电流将高通滤波器和虚拟阻抗控制环节叠加到dq轴的输出电压上，起到增加系统阻尼的作用，保证储能变流器接入新能源电力系统后自身的稳定运行。
本发明提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，在储能变流器的致稳控制部分，将储能变流器的有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，将储能变流器的无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，可以减小有功功率和无功功率的耦合，起到提升新能源电力系统振荡稳定性的作用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一优选实施例中抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法的工作流程图。
图2为本发明一优选实施例中抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制系统的组成模块示意图。
图3为本发明一优选实施例中新能源电力系统的组成结构示意图。
图4为本发明一优选实施例中用于抑制新能源电力系统振荡的储能变流器的控制结构框图。
图5为本发明一优选实施例中储能变流器加入所提振荡抑制控制前后的效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明一实施例提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，该方法基于储能装置抑制新能源电力系统出现的振荡现象，通过实现对储能变流器的自稳控制和致稳控制，即可以增强储能变流器自身稳定性，也可以抑制新能源系统出现的振荡，并且具有抑制全频段振荡且不影响新能源场站正常运行的能力。
如图1所示，该实施例提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，可以包括如下操作：
S100，对储能变流器进行自稳控制；
S200，对储能变流器进行致稳控制；
S300，根据新能源电力系统的振荡频率大小，分别对储能变流器的自稳控制部分和致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制；其中：
其中，自稳控制可以增加特定频段的系统阻尼实现稳定性提升；致稳控制可以通过降低有功和无功功率耦合实现稳定性提升。
上述S100，可以进一步包括如下操作：
S101，将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压(d轴电压前馈)上；
S102，将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压(q轴电压前馈)上。
通过上述步骤，分别将dq轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的dq轴输出电压上，等效于在电流内环控制中增加有源阻尼控制，从而起到增加系统的阻尼的作用，实现储能变流器的自稳控制。
上述S200，可以进一步包括如下操作：
S201，将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；
S202，将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值。
通过上述步骤，将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值；通过降低功率耦合，提升了系统的振荡稳定性，进而实现储能变流器的致稳控制。
在一优选实施例中，上述S101和S102，还可以进一步包括如下操作：
高通滤波器和虚拟阻抗环节Gv的表达式如式(9)所示，可以分为d轴和q轴对应的分量Gvd和Gvq：
其中，Rv表示虚拟电阻，Lv表示虚拟电感，Rv+sLv表示虚拟阻抗，sTv/(1+sTv)表示高通滤波器，Tv＝1/fv，fv表示高通滤波器的截止频率；
d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的d轴电压前馈，q轴电流通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的q轴电压前馈，起到提高储能变流器自稳能力的作用，如式(10)所示：
其中，和/>分别表示外环控制输出的dq轴电流参考值，/>和/>分别表示交流电流在dq轴的分量，/>和/>分别表示变流器输出电压在dq轴的分量，kip和kii分别表示电流内环PI控制器的比例系数与积分系数，Lf为滤波电感，ω为基频角频率，ugd和ugq分别为公共连接点的电压测量值在dq轴的分量；
根据式(9)和式(10)，进一步得到：
将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环调节器的d轴输出电压，表示为：
式中，kipd和kiid分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的d轴电流参考值，/>为交流电流在d轴的分量，即储能变流器的d轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvd为d轴的高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在q轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugd为公共连接点的电压测量值在d轴的分量，即d轴电压前馈，/>为变流器输出电压在d轴的分量，即电流内环调节器的d轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
其中，高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvd的表达式为：
式中，Rvd为Gvd的虚拟电阻，Lvd为Gvd的虚拟电感，Rvd+sLvd为Gvd的虚拟阻抗，sTvd/(1+sTvd)为Gvd的高通滤波器，Tvd＝1/fvd，fvd为Gvd的高通滤波器的截止频率。
将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环调节器的q轴输出电压，表示为：
式中，kipq和kiiq分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的q轴电流参考值，/>代表交流电流在q轴的分量，即储能变流器的q轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvq为q轴的高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在d轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugq为公共连接点的电压测量值在q轴的分量，即q轴电压前馈，/>代表变流器输出电压在q轴的分量，即电流内环调节器的q轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
其中，高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvq的表达式为：
式中，Rvq为Gvq的虚拟电阻，Lvq为Gvq的虚拟电感，Rvq+sLvq为Gvq的虚拟阻抗，sTvq/(1+sTvq)为Gvq的高通滤波器，Tvq＝1/fvq，fvq为Gvq的高通滤波器的截止频率。
在一优选实施例中，上述S201和S202，还可以进一步包括如下操作：
储能变流器的外环功率控制表达式如式(11)所示：
其中，Pref表示功率控制的有功参考值，Qref表示功率控制的无功参考值，P表示逆变器的有功功率，Q表示逆变器的无功功率，kPp和kPi分别表示有功外环PI控制器的比例系数与积分系数，kQp和kQi分别表示无功外环PI控制器的比例系数与积分系数。
将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，带通滤波器GBPF如式(12)所示：
其中，RBPF表示虚拟电阻，ωn表示中心频率，ξ表示阻尼比，2ξωn表示带宽。
根据式(11)和式(12)，进一步得到：
将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，表达式为：
式中，为外环控制输出的q轴电流参考值，kQp和kQi分别为无功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Qref为功率控制的无功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFP为虚拟电阻，GBPFP为有功功率所连的带通滤波器的传递函数；
带通滤波器GBPFP的表达式为：
式中，ωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的中心频率，ξP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的阻尼比，2ξPωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的带宽。
将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，表达式为：
式中，为外环控制输出的d轴电流参考值，kPp和kPi分别为有功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Pref为功率控制的有功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFQ为虚拟电阻，GBPFQ为无功功率所连的带通滤波器的传递函数；
带通滤波器GBPFQ的表达式为：
式中，ωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的中心频率，ξQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的阻尼比，2ξQωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的带宽。
在一优选实施例中，上述S300，还进一步包括如下操作：
S301，新能源场站出现振荡现象后，根据振荡频率的大小设置高通滤波器的截止频率fv、带通滤波器的中心频率ωn和带宽2ξωn；
S302，检测系统振荡是否被抑制，如果振荡仍旧存在，则调节虚拟电阻RBPF、虚拟阻抗Rv和Lv的参数；若振荡消除，则保持当前参数不变。
本发明一实施例提供了一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制系统。
如图2所示，该实施例提供的储能变流器控制系统，可以包括：
储能变流器的自稳控制模块，该模块用于将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上；将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；
储能变流器的致稳控制模块，该模块用于将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制；
振荡抑制模块，该模块用于根据新能源电力系统的振荡频率大小，对储能变流器的自稳控制模块和致稳控制模块进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制。
在一优选实施例中，该系统还可以进一步包括：
变流器控制模块，该模块用于实施对变流器的基本控制。
需要说明的是，本发明提供的方法中的步骤，可以利用系统中对应的模块、装置、单元等予以实现，本领域技术人员可以参照方法的技术方案实现系统的组成，即，方法中的实施例可理解为构建系统的优选例，在此不予赘述。
本发明一实施例提供了一种新能源电力系统。
如图3所示，该实施例提供的新能源电力系统，可以包括：永磁直驱风电场、双馈风电场、光伏电站、同步发电机、传输线以及储能电站；其中：
所述永磁直驱风电场、所述双馈风电场和光伏电站以并联的形式连接构成新能源场站，所述新能源场站接入汇集站，然后通过汇集站接入交流电网，所述储能电站通过所述传输线与交流电网相连，所述同步发电机经过所述传输线接入交流电网；
所述储能电站的储能变流器采用本发明上述实施例中任一项的控制方法或控制系统，实现对新能源电力系统的有功功率外环和/或无功功率外环以及电流内环的双闭环矢量控制模式，进而对所述新能源电力系统进行振荡抑制。
在一优选实施例中，该新能源电力系统还可以包括：
所述新能源场站通过柔性直流输电系统或所述传输线接入汇集站。
如图4所示，该储能变流器的双闭环矢量控制模式，将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的d轴电压前馈，将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环的q轴电压前馈，将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值。
如图5所示，储能变流器不加入振荡抑制控制时，随着新能源场站出力增加，新能源电力系统出现振荡现象；在储能变流器加入振荡抑制控制后，该振荡得到有效抑制。
需要说明的是，本发明提供的新能源电力系统，可以利用本发明上述实施例提供的控制方法或控制系统予以实现，本领域技术人员可以参照上述控制方法或控制系统的技术方案实现该新能源电力系统的组成，即，控制方法或控制系统中的实施例可理解为构建该新能源电力系统的优选例，在此不予赘述。
本发明一实施例还提供了一种控制终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时可用于执行本发明上述实施例中任一项的方法，或，运行本发明上述实施例中任一项的系统。
可选地，存储器，用于存储程序；存储器，可以包括易失性存储器(英文：volatilememory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)，如静态随机存取存储器(英文：static random-access memory，缩写：SRAM)，双倍数据率同步动态随机存取存储器(英文：Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，缩写：DDR SDRAM)等；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)。存储器用于存储计算机程序(如实现上述方法的应用程序、功能模块等)、计算机指令等，上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器调用。
上述的计算机程序、计算机指令等可以分区存储在一个或多个存储器中。并且上述的计算机程序、计算机指令、数据等可以被处理器调用。
处理器，用于执行存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例涉及的方法中的各个步骤或系统各种的各个模块。具体可以参见前面方法和系统实施例中的相关描述。
处理器和存储器可以是独立结构，也可以是集成在一起的集成结构。当处理器和存储器是独立结构时，存储器、处理器可以通过总线耦合连接。
本发明一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时可用于执行本发明上述实施例中任一项的方法，或，运行本发明上述实施例中任一项的系统。
本发明上述实施例提供的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法及系统，充分考虑新能源电力系统中通常配置的具有一定容量的储能装置，并与新能源场站的阻抗进行匹配，提高整体的阻尼能力，从而有效抑制新能源电力系统振荡；可以有效保证储能变流器自身的稳定性，也可以增强储能变流器的致稳能力，实现对新能源电力系统不同频段振荡的自适应抑制。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本发明上述实施例中未尽事宜均为本领域公知技术。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，包括：储能变流器的自稳控制部分和储能变流器的致稳控制部分；根据新能源电力系统的振荡频率大小，分别对储能变流器的自稳控制部分和致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制；其中：
所述储能变流器的自稳控制部分，包括：将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上；将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；
所述储能变流器的致稳控制部分，包括：将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制。
2.根据权利要求1所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上，包括：
将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环调节器的d轴输出电压，如式(1)所示：
其中，kipd和kiid分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的d轴电流参考值，/>为交流电流在d轴的分量，即储能变流器的d轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvd为d轴的高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在q轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugd为公共连接点的电压测量值在d轴的分量，/>为变流器输出电压在d轴的分量，即电流内环调节器的d轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
所述高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvd的表达式，如式(2)所示：
其中，Rvd为Gvd的虚拟电阻，Lvd为Gvd的虚拟电感，Rvd+sLvd为Gvd的虚拟阻抗，sTvd/(1+sTvd)为Gvd的高通滤波器，Tvd＝1/fvd，fvd为Gvd的高通滤波器的截止频率。
3.根据权利要求1所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，包括：
将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节添加到电流内环调节器的q轴输出电压，如式(3)所示：
其中，kipq和kiiq分别为电流内环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，为外环控制输出的q轴电流参考值，/>代表交流电流在q轴的分量，即储能变流器的q轴电流分量，上标c代表控制系下的变量，Gvq为q轴的高通滤波器和虚拟阻抗环节，ω0为基频角频率，Lf为滤波电感，/>为交流电流在d轴的分量，上标c代表控制系下的变量，ugq为公共连接点的电压测量值在q轴的分量，/>代表变流器输出电压在q轴的分量，即电流内环调节器的q轴输出电压，上标c代表控制系下的变量；
高通滤波器和虚拟阻抗环节Gvq的表达式，如式(4)所示：
其中，Rvq为Gvq的虚拟电阻，Lvq为Gvq的虚拟电感，Rvq+sLvq为Gvq的虚拟阻抗，sTvq/(1+sTvq)为Gvq的高通滤波器，Tvq＝1/fvq，fvq为Gvq的高通滤波器的截止频率。
4.根据权利要求1所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值，包括：
将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值如式(5)所示：
其中，为外环控制输出的q轴电流参考值，kQp和kQi分别为无功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Qref为功率控制的无功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFP为虚拟电阻，GBPFP为有功功率所连的带通滤波器的传递函数；
所述带通滤波器GBPFP的表达式，如式(6)所示：
其中，ωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的中心频率，ξP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的阻尼比，2ξPωnP为有功功率所连的带通滤波器GBPFP的带宽。
5.根据权利要求1所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，包括：
将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值如式(7)所示：
其中，为外环控制输出的d轴电流参考值，kPp和kPi分别为有功外环PI控制器的比例系数和积分系数，s为拉普拉斯算子，Pref为功率控制的有功参考值，P为逆变器的有功功率，Q为逆变器的无功功率，RBPFQ为虚拟电阻，GBPFQ为无功功率所连的带通滤波器的传递函数；
所述带通滤波器GBPFQ的表达式，如式(8)所示：
其中，ωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的中心频率，ξQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的阻尼比，2ξQωnQ为无功功率所连的带通滤波器GBPFQ的带宽。
6.根据权利要求1所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述根据新能源电力系统的振荡频率大小，对储能变流器的自稳控制部分和致稳控制部分进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制，包括：
根据新能源电力系统的振荡频率的大小，设置自稳控制部分的高通滤波器的截止频率fvd(q)以及致稳控制部分的带通滤波器的中心频率ωnd(q)和带宽；
检测电力系统振荡是否被抑制：
如果振荡仍旧存在，则调节致稳控制部分的虚拟电阻RBPFP(Q)以及自稳控制部分的虚拟阻抗Rvd(q)和Lvd(q)的参数；
若振荡消除，则保持当前参数不变。
7.一种抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制系统，其特征在于，包括：
储能变流器的自稳控制模块，该模块用于将储能变流器的d轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的d轴输出电压上；将储能变流器的q轴电流分量通过高通滤波器和虚拟阻抗环节施加到电流内环调节器的q轴输出电压上，实现储能变流器的自稳控制；
储能变流器的致稳控制模块，该模块用于将储能变流器外环有功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的q轴电流参考值；将储能变流器外环无功功率通过带通滤波器和虚拟电阻环节叠加到电流内环的d轴电流参考值，实现储能变流器的致稳控制；
振荡抑制模块，该模块用于根据新能源电力系统的振荡频率大小，对储能变流器的自稳控制模块和致稳控制模块进行参数自适应调整，实现不同频段振荡的抑制。
8.根据权利要求7所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制系统，其特征在于，还包括：
变流器控制模块，该模块用于实施对变流器的基本控制。
9.一种新能源电力系统，其特征在于，包括：永磁直驱风电场、双馈风电场、光伏电站、同步发电机、传输线以及储能电站；其中：
所述永磁直驱风电场、所述双馈风电场和光伏电站以并联的形式连接构成新能源场站，所述新能源场站接入汇集站，然后通过汇集站接入交流电网，所述储能电站通过所述传输线与交流电网相连，所述同步发电机经过所述传输线接入交流电网；
所述储能电站的储能变流器采用权利要求1-6中任一项所述的控制方法或权利要求7-8中任一项所述的控制系统，实现对新能源电力系统的有功功率外环和/或无功功率外环以及电流内环的双闭环矢量控制模式，进而对所述新能源电力系统进行振荡抑制。
10.根据权利要求9所述的抑制新能源电力系统振荡的储能变流器控制方法，其特征在于，所述新能源场站通过柔性直流输电系统或所述传输线接入汇集站。
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