逆变器动态功率解耦控制方法及装置
本申请涉及发电控制，特别涉及一种逆变器动态功率解耦控制方法及装置。
背景技术：
1、新能源发电机组常使用电压源型逆变器将直流电转换为交流电，以便与交流电网连接。基于同步旋转坐标系的电压定向矢量控制被广泛用于电压源逆变器，且对于连接弱电网的逆变器，需要减小pll(phase locked loop，锁相环)带宽以适应弱电网电压相位角准确测量需求，但测量pcc(point of common coupling，公共耦合点)处电压相位角的动态特性会变差，可能导致逆变器输出有功无功动态耦合程度加深。
2、相关技术中，通过在voc(voltage oriented control，电压定向控制)控制电流环中d、q轴电流中普遍引入简单的前馈解耦支路进行d、q电流解耦，即在并网逆变器输出交流电压中分别引入前馈量lω0iq(s)、lω0id(s)，使得耦合项lω0iq(s)、lω0id(s)分别对消，从而实现了dq轴间的解耦。
3、然而，相关技术中，由于默认pll输出的电压相位角准确跟踪真实值，因此在解耦模块中的频率分量采用额定值，忽略了弱电网中pll锁相动态误差对解耦的影响，可能导致功率波动、电压不稳定，降低电力系统稳定性，亟待改进。
技术实现思路
1、本申请提供一种逆变器动态功率解耦控制方法及装置，以解决相关技术中，由于测量pcc处电压相位角的动态特性变差，逆变器输出有功无功动态耦合程度加深，且在解耦模块中的频率分量采用额定值，忽略了弱电网中pll锁相动态误差对解耦的影响，可能导致功率波动、电压不稳定，降低电力系统稳定性等问题。
2、本申请第一方面实施例提供一种逆变器动态功率解耦控制方法，包括以下步骤：构建基于电压定向控制voc策略的功率耦合矢量图；基于所述矢量图计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量；基于动态前馈功率补偿，将所述耦合分量补偿到逆变器外功率控制环的功率参考中，得到逆变器有功功率和无功功率的动态解耦结果。
3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量，包括：采集公共耦合点pcc处电压和逆变器输出电流的实时数据；根据所述数据估算交流传输线的电阻参数和电抗参数；根据所述电阻参数和所述电抗参数计算线路阻抗角的余角，以得到雅可比矩阵的各个元素数值；将所述雅可比矩阵求逆，以得到前馈控制系数，并结合有功参考值和无功参考值的变化，计算得到锁相环pll锁相误差，以在有功电流和无功电流变化的情况下，计算得到有功功率和无功功率动态耦合分量。
4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述有功功率和无功功率动态耦合分量的表达式为：
5、
6、其中，pfn、qfn分别为对应dq轴电流偏差的有功和无功更新量，pcom、qcom分别为有功功率和无功功率动态耦合分量,pref、qref分别为有功功率参考值和无功功率参考值。
7、可选地，在本申请的一个实施例中，所述雅可比矩阵的各个元素数值的表达式为：
8、
9、其中，vpcc为pcc电压，vg为电网电压，zg为电网阻抗，α为交流侧戴维南等效电路阻抗角的余角，p、q分别为有功功率和无功功率，δ为pcc电压(vpcc)和电网电压(vg∠0)之间的稳态角差。
10、本申请第二方面实施例提供一种逆变器动态功率解耦控制装置，包括：构建模块，用于构建基于电压定向控制voc策略的功率耦合矢量图；计算模块，用于基于所述矢量图计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量；解耦模块，用于基于动态前馈功率补偿，将所述耦合分量补偿到逆变器外功率控制环的功率参考中，得到逆变器有功功率和无功功率的动态解耦结果。
11、可选地，在本申请的一个实施例中，所述计算模块包括：采集单元，用于采集公共耦合点pcc处电压和逆变器输出电流的实时数据；估算单元，用于根据所述数据估算交流传输线的电阻参数和电抗参数；第一计算单元，用于根据所述电阻参数和所述电抗参数计算线路阻抗角的余角，以得到雅可比矩阵的各个元素数值；第二计算单元，用于将所述雅可比矩阵求逆，以得到前馈控制系数，并结合有功参考值和无功参考值的变化，计算得到锁相环pll锁相误差，以在有功电流和无功电流变化的情况下，计算得到有功功率和无功功率动态耦合分量。
12、可选地，在本申请的一个实施例中，所述有功功率和无功功率动态耦合分量的表达式为：
13、
14、其中，pfn、qfn分别为对应dq轴电流偏差的有功和无功更新量，pcom、qcom分别为有功功率和无功功率动态耦合分量,pref、qref分别为有功功率参考值和无功功率参考值。
15、可选地，在本申请的一个实施例中，所述雅可比矩阵的各个元素数值的表达式为：
16、
17、其中，vpcc为pcc电压，vg为电网电压，zg为电网阻抗，α为交流侧戴维南等效电路阻抗角的余角，p、q分别为有功功率和无功功率，δ为pcc电压(vpcc)和电网电压(vg∠0)之间的稳态角差。
18、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的逆变器动态功率解耦控制方法。
19、本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的逆变器动态功率解耦控制方法。
20、本申请第五方面实施例提供一种计算机程序产品，所述计算机程序被执行时，以用于实现如上的逆变器动态功率解耦控制方法。
21、本申请实施例可以构建基于电压定向控制voc策略的功率耦合矢量图，并基于矢量图计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量，从而基于动态前馈功率补偿，将耦合分量补偿到逆变器外功率控制环的功率参考中，从而得到逆变器有功功率和无功功率的动态解耦结果，解决暂态过程中有功无功相互耦合的问题，进而改善系统无功水平和电压水平，提供系统暂态稳定裕度。由此，解决了相关技术中，由于测量pcc处电压相位角的动态特性变差，逆变器输出有功无功动态耦合程度加深，且在解耦模块中的频率分量采用额定值，忽略了弱电网中pll锁相动态误差对解耦的影响，可能导致功率波动、电压不稳定，降低电力系统稳定性等问题。
22、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
技术特征：
1.一种逆变器动态功率解耦控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有功功率和无功功率动态耦合分量的表达式为：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述雅可比矩阵的各个元素数值的表达式为：
5.一种逆变器动态功率解耦控制装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述有功功率和无功功率动态耦合分量的表达式为：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-4任一项所述的逆变器动态功率解耦控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的逆变器动态功率解耦控制方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行，以用于实现如权利要求1-4任一项所述的逆变器动态功率解耦控制方法。
技术总结
本申请涉及发电控制技术领域，特别涉及一种逆变器动态功率解耦控制方法及装置，其中，方法包括：构建基于电压定向控制VOC策略的功率耦合矢量图；基于矢量图计算逆变器有功功率和无功功率动态耦合分量；基于动态前馈功率补偿，将耦合分量补偿到逆变器外功率控制环的功率参考中，得到逆变器有功功率和无功功率的动态解耦结果。由此，解决了相关技术中，由于测量PCC处电压相位角的动态特性变差，逆变器输出有功无功动态耦合程度加深，且在解耦模块中的频率分量采用额定值，忽略了弱电网中PLL锁相动态误差对解耦的影响，可能导致功率波动、电压不稳定，降低电力系统稳定性等问题。
技术研发人员：谢小荣,龚振,苏开元,姚增慧
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23