(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211161412.4 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 申请人 中国电力科 学研究院有限公司 　 国网湖北省电力有限公司电力科 学 研究院 (72)发明人 刘芳　徐韫钰　刘健钊　何国庆　 柳丹　 (74)专利代理 机构 合肥和瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 34118 专利代理师 王挺 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01)H02J 3/12(2006.01) (54)发明名称 极弱网下的新能源发电单元自同步低电压 穿越控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种极弱网下的新能源发电 单元自同步低电压穿越控制方法， 属于电力控制 领域。 该控制方法包括： 稳态运行条件下， 具备主 动支撑电网电压与电网频率的能力， 同时具有较 好的电流控制能力； 电压跌落期间， 幅值同步控 制可以减小电压跌落起始阶段的电流峰值； 低穿 稳定运行期间， 功率指令切换可以使系统优先发 出无功， 帮助电网电压恢复； 电压恢复期间， 相角 同步控制可以防止电压 跌落引起的相角突变， 防 止过电流与过电压。 该控制方法无需切换控制模 式即可实现低电压穿越， 控制相对简单， 不易出 错， 提高了新能源并网系统的稳定性与电网适应 性。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115473273 A 2022.12.13 CN 115473273 A 1.一种极弱网下的新 能源发电单元自同步低电压穿越控制方法， 所述新 能源发电单元 的拓扑包括直流电源Udc、 直流侧滤波电容Cdc、 三相全桥逆变电路、 滤波电感L、 滤波电容C1、 无源阻尼电阻RC、 并网等效电阻Rg、 并网等效电感Lg和三相电网ea、 eb、 ec， 直流侧滤波电容Cdc 并接在直流源Udc和三相全桥逆变电路之间， 三相全桥逆变电路串接在直流侧电源Udc和滤 波电感L之间， 滤波电容C1先串联无源阻尼电阻RC， 再并接在滤波电感L和并网等效电阻Rg之 间， 并网等效电感Lg串接在并 网等效电阻Rg和三相电网ea、 eb、 ec之间； 其特征在于， 所述控制方法的步骤如下： 步骤1， 采样及坐标变换； 所述采样包括采集以下数据： 新能源发电单元并网点的电压并记为并网电压uoa， uob， uoc， 新能源发电单元并网点的电流并记为并网电流ioa， iob， ioc， 新能源发电单元滤波电感L 处的电流并记为桥臂侧电感电流iLa， iLb， iLc， 新能源发电单元的电网电压并记为电网电压 uga， ugb， ugc； 所述坐标变换包 括对以下数据进行坐标变换： 对并网电压uoa， uob， uoc、 并网电流ioa， iob， ioc、 桥臂侧电感电流iLa， iLb， iLc、 电网电压uga， ugb， ugc分别进行单同步旋转坐标变换得到并 网电压dq分量Uod， Uoq、 并网电流dq分量Iod， Ioq、 桥臂侧电感电流dq分量ILd， ILq、 电网电压dq 分量Ugd， Ugq； 步骤2， 利用有功功率计算方程和无功功率计算方程得到平均有功功率P和平均无功功 率Q， 所述有功 功率计算方程和无功 功率计算方程分别如下： P＝1.5(UoqIoq+UodIod) Q＝1.5(UodIoq‑UoqIod) 步骤3， 根据步骤2中得到的平均有功功率P和新能源发电单元给定的有功功率指令P0， 经过功角控制方程得到自同步控制的角频率ω， 所述功角控制方程的表达式如下： 其中， ω0为新能源发电单元给定有功功率指令P0时的额定角频率， m为功角控制下垂系 数， J为模拟同步发电机 机组的虚拟转动惯量， s为拉普拉斯 算子； 在电压跌落结束时刻进行相角同步控制， 同时对自同步控制的角频率ω积分得到自同 步控制的输出相角 θ； 所述电压跌落结束时刻的相角同步控制为输出相位差Δθ 的补偿， Δθ ＝θg0‑θ0， 其中θg0为电压跌落结束时刻电网电压的输出相角， θ0为电压跌落结束时刻自 同步 控制的输出相角， 则自同步控制的输出相角 θ 的表达式如下： 步骤4， 根据步骤2中得到的平均无功功率Q和新能源发电单元给定的无功功率指令Q0， 经过无功控制 方程得到自同步控制的端电压幅值指令E*， 再根据步骤3中得到 的自同步控 制的输出相角 θ和端电压幅值指令E*通过指令合成方程得到自同步控制的三相端电压指令 所述无功控制方程和指令合成方程的表达式分别如下： E*＝U0+n(Q0‑Q) 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115473273 A 2其中， U0为新能源发电单元给定无功功率指令Q0时的额定电压， n为无功 ‑电压下垂系 数； 步骤5， 根据步骤4中得到的三相端电压指令 和步骤1中得到的并网电压uoa， uob， uoc， 通过虚拟阻抗控制方程得到电流指令信号 所述虚拟阻抗控制方程的表达 式为： 其中， Rv为虚拟电阻， Lv为虚拟电感； 对电流指令信号 进行单同步旋转坐标变换得到电流指令信号dq分量 步骤6， 根据步骤1中得到的电网电压dq分量Ugd， Ugq， 通过电网电压幅值计算方程得到电 网电压幅值Ug， 根据得到的电网电压幅值Ug与给定的电网电压幅值指令Uref通过电压跌落计 算方程确定并 网点电压跌落深度D； 所述电网电压幅值计算方程和电压跌落计算方程的表达式分别如下： 步骤7， 根据低电压穿越标准中的无功补偿控制方程得到电网电压跌落 时的电流环q轴 指令 通过功率器件电流应力的限制控制方程得到电网电压跌落时的电流环d轴指令 所述无功补偿控制方程和功率器件电流应力的限制控制方程分别如下： 其中， Km为无功补偿系数， IN为新能源发电单 元的额定电流幅值； 步骤8， 根据步骤7得到的电网电压跌落时的电流环d轴指令 和电网电压跌落时的电 流环q轴指令 通过故障功率指令计算方程得到故障下的有功功率指令 和无功功率指 令 所述故障功率指令计算方程 为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115473273 A 3