基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911227453.7 (22)申请日 2019.12.04 (71)申请人 中国电力科学研究院有限公司 地址 100192 北京市海淀区清河小营东路 15号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 于钊孙华东贺静波何飞 金一丁张健李文锋艾东平 王官宏陶向宇王晖贾媛 魏巍李莹 (74)专利代理机构 北京工信联合知识产权代理 有限公司 11266 代理人 姜丽楼 (51)Int.Cl. H02J 3/48(2006.01) H02J 3/50(2006.01) H02J 3。

2、/38(2006.01) (54)发明名称 一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节 的方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于V-f交叉控制风电机 组逆变器调节的方法及系统， 属于电力系统技术 领域。 本发明方法， 包括： 获取风电机组逆变器的 内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆变器的 内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及 有功电流参考值； 确定无功电流参考值和有功电 流参考值的均方根值， 若均方根值不满足预设条 件时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流 值， 使用无功电流值和无功电流值对风电机组逆 变器进行交叉控制调节。 本发明保证了风电机组 逆变器能够有效的参与系统的电压。

3、控制和频率 控制。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 111082472 A 2020.04.28 CN 111082472 A 1.一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法， 所述方法包括： 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆变器的内环电流控制 环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值； 确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值， 若均方根值不满足预设条件时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值， 使用无功电流值和无功电流值对风电机组逆变 器进行交叉控制调节。 2.根据权利要求1所述的方法， 所述内环控制环节包括： 快速电压响应控制环节， 偏差。

4、 求取环节， 滤波环节， 死区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠 加环节和限幅环节。 3.根据权利要求1所述的方法， 所述预设条件， 具体为： IminIrefImax (1) 其中， Iref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变器的最小电流 限制和Imax为逆变器的最大电流限制。 4.根据权利要求1所述的方法， 所述动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 具体 为： 根据如下公式获取交叉分配角 根据交叉分配角确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref，。

5、 确定公式如下： Idref Imax (5) Iqref Imax (6) 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量。 所述Imax满足： 其中， I0为风电机组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定电流。 5.根据权利要求1所述的方法， 所述方法还包括： 在风电机组逆变器的内环电流控制环 节， 加入附加V-f控制环节。 6.一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的系统， 所述系统包括： 参数获取模块， 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆变器 的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值； 第二控制模块， 确定无功电流参。

6、考值和有功电流参考值的均方根值， 若均方根值不满 足风电机组逆变器最小及最大的电流限制时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值， 使用无功电流值和无功电流值对风电机组逆变器进行交叉控制调节。 7.根据权利要求6所述的系统， 所述内环控制环节包括： 快速电压响应控制环节， 偏差 权利要求书 1/2 页 2 CN 111082472 A 2 求取环节， 滤波环节， 死区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠 加环节和限幅环节。 8.根据权利要求6所述的系统， 所述风电机组逆变器最小及最大的电流限制， 具体为： IminIrefImax 其中， Iref为无功电流参考值。

7、和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变器的最小电流 限制和Imax为逆变器的最大电流限制。 9.根据权利要求6所述的系统， 所述动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 具体 为： 根据如下公式获取交叉分配角 根据交叉分配角确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref， 确定公式如下： Idref Imax Iqref Imax 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量。 所述Imax满足： 其中， I0为风电机组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定电流。 10.根据权利。

8、要求1所述的系统， 所述系统还包括： 第一控制模块， 控制在风电机组逆变器的内环电流控制环节， 加入附加电压-频率V-f 控制环节。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111082472 A 3 一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法及系统 技术领域 0001 本发明涉及电力系统技术领域， 并且更具体地， 涉及一种基于V-f交叉控制风电机 组逆变器调节的方法及系统。 背景技术 0002 在大规模的可再生能源渗透入电力系统的情况下， 电力系统的频率调节和电压调 节仍然由常规同步机组承担， 同时可再生能源的间歇性、 波动性和不完全可控性导致系统 频率和电压问题更加突出， 在经特高压直流送出。

9、的大型可再生能源基地有出现由于直流换 相失败导致的过电压问题， 因此为了保证电力系统安全稳定运行， 可再生能源机组参与系 统频率调节和电压调节是必要的。 风电机组参与电力系统频率调节受到风功率不可控制的 影响， 其往上调节的功率受到一定的限值， 但是经过配置储能或者压出力等方法也可以使 得风电机组参与系统频率调节。 风电机组参与电力系统电压调节的主要受限因素是风电机 组阵列的输入功率， 在视在功率和额定电流的限制下， 风电机组逆变器可调的无功功率不 能达到额定功率， 但是风电机组逆变器参与系统电压调节的优势在于其无功功率不受气候 等外界因素影响， 在无光照情况下也可以提供稳定的无功支撑。 00。

10、03 在风电机组逆变器同时参与电力系统的频率调节和电压调节时(例如大型可再生 能源基地经特高压直流送出， 发生单极闭锁+换相失败情况下， 会造成电压和频率的双向问 题， 并且在常规交流电网中， 电压问题与频率问题往往是孪生的)， 可能会出现可调容量不 能同时满足有功功率和无功功率调节需求的情况， 在可调容量不足的情况下， 如何合理的 分配风电机组逆变器的有功功率和无功功率， 是目前急需解决的问题。 发明内容 0004 针对上述问题， 本发明提出了一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法， 所述方法包括： 0005 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆变器的内环电流 。

11、控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值； 0006 确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值， 若均方根值不满足预设条件 时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值， 使用无功电流值和无功电流值对风电机组 逆变器进行交叉控制调节。 0007 可选的， 内环控制环节包括： 快速电压响应控制环节， 偏差求取环节， 滤波环节， 死 区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠加环节和限幅环节。 0008 可选的， 预设条件， 具体为： 0009 IminIrefImax (1) 0010 其中， Iref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变。

12、器的最小 电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。 0011 可选的， 动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 具体为： 说明书 1/6 页 4 CN 111082472 A 4 0012根据如下公式获取交叉分配角 0013 0014根据交叉分配角 确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 0015 0016 0017 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref， 确定公式如 下： 0018 Idref Imax (5) 0019 Iqref Imax (6) 0020 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量。 0021 可选的， 。

13、Imax满足： 0022 0023 其中， I0为风电机组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定 电流。 0024 可选的， 方法还包括： 在风电机组逆变器的内环电流控制环节， 加入附加V-f控制 环节。 0025 本发明还提出了一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的系统， 包括： 0026 参数获取模块， 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆 变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值； 0027 第二控制模块， 确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值， 若均方根值 不满足预设条件时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值。

14、， 使用无功电流值和无功电 流值对风电机组逆变器进行交叉控制调节。 0028 可选的， 内环控制环节包括： 快速电压响应控制环节， 偏差求取环节， 滤波环节， 死 区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠加环节和限幅环节。 0029 可选的， 预设条件， 具体为： 0030 IminIrefImax 0031 其中， Iref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变器的最小 电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。 0032 可选的， 动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 具体为： 0033根据如下公式获取交叉分配角 0034 0035根据。

15、交叉分配角确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 0036 0037 0038 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref， 确定公式如 说明书 2/6 页 5 CN 111082472 A 5 下： 0039 Idref Imax 0040 Iqref Imax 0041 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量。 0042 可选的， Imax满足： 0043 0044 其中， I0为风电机组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定 电流。 0045 可选的， 系统还包括： 0046 第一控制模块， 控制在风电机组逆。

16、变器的内环电流控制环节， 加入附加电压-频率 V-f控制环节； 0047 本发明通过在风电机组逆变器有功和无功控制环节动态调节风电机组逆变器的 有功电流和无功电流参考值， 实现在V-f交叉控制环节对有功功率和无功功率的合理分配， 保证风电机组逆变器能够有效的参与系统的电压控制和频率控制。 附图说明 0048 图1为本发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法流程图； 0049 图2为本发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法内环控制环节结 构图； 0050 图3为本发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法动态分配的无功 电流值和无功电流值原理图； 0051 图4为本。

17、发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法频率扰动试验测 试结果图； 0052 图5为本发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法电压扰动试验测 试结果图； 0053 图6为本发明一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的系统结构图。 具体实施方式 0054 现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式， 然而， 本发明可以用许多不同的形 式来实施， 并且不局限于此处描述的实施例， 提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开 本发明， 并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。 对于表示在附图中的示 例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。 在附图中， 相同的单元/元件使用相同。

18、的附 图标记。 0055 除非另有说明， 此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有 通常的理解含义。 另外， 可以理解的是， 以通常使用的词典限定的术语， 应当被理解为与其 相关领域的语境具有一致的含义， 而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。 0056 本发明提出了一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的方法， 如图1所示， 包 括： 0057 在风电机组逆变器的内环电流控制环节， 加入附加V-f控制环节； 说明书 3/6 页 6 CN 111082472 A 6 0058 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组逆变器的内环电流 控制环节参数确定无功。

19、电流参考值及有功电流参考值； 0059 确定无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值， 若均方根值不满足预设条件 时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值， 使用无功电流值和无功电流值对风电机组 逆变器进行交叉控制调节。 0060 内环控制环节， 结构如图2所示， 包括： 快速电压响应控制环节， 偏差求取环节， 滤 波环节， 死区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠加环节和限幅 环节。 0061 预设条件， 具体为： 0062 IminIrefImax (1) 0063 其中， Iref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变器的最小 电流限。

20、制和Imax为逆变器的最大电流限制。 0064 动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 原理如图3所示， 具体为： 0065根据如下公式获取交叉分配角 0066 0067根据交叉分配角确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 0068 0069 0070 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref， 确定公式如 下： 0071 Idref Imax (5) 0072 Iqref Imax (6) 0073 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量， 与图2所示AC同向。 0074 Imax满足： 0075 0076 其中， I0为风电机。

21、组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定 电流。 0077 根据本发明方法确定的频率扰动试验测试结果， 如图4所示， 电压扰动试验测试结 果， 如图5所示。 0078 本发明还提出了一种基于V-f交叉控制风电机组逆变器调节的系统200， 如图6所 示， 包括： 0079 第一控制模块201， 控制在风电机组逆变器的内环电流控制环节， 加入附加V-f控 制环节； 0080 参数获取模块202， 获取风电机组逆变器的内环电流控制环节参数， 根据风电机组 逆变器的内环电流控制环节参数确定无功电流参考值及有功电流参考值； 0081 第二控制模块203， 确定无功电流参考值和有功电流。

22、参考值的均方根值， 若均方根 值不满足预设条件时， 确定动态分配的无功电流值和无功电流值， 使用无功电流值和无功 说明书 4/6 页 7 CN 111082472 A 7 电流值对风电机组逆变器进行交叉控制调节。 0082 内环控制环节包括： 快速电压响应控制环节， 偏差求取环节， 滤波环节， 死区环节， 第一串联校正环节， 第二串联校正环节， 增量限幅环节， 叠加环节和限幅环节。 0083 预设条件， 具体为： 0084 IminIrefImax 0085 其中， Iref为无功电流参考值和有功电流参考值的均方根值、 Imin为逆变器的最小 电流限制和Imax为逆变器的最大电流限制。 008。

23、6 动态分配的无功电流值和无功电流值的确定， 具体为： 0087根据如下公式获取交叉分配角 0088 0089根据交叉分配角确定有功电流交叉分配因子 和无功电流交叉分配因子 ： 0090 0091 0092 根据 和 确定经过交叉分配后的有功电流值Idref和无功电流值Iqref， 确定公式如 下： 0093 Idref Imax 0094 Iqref Imax 0095 其中Imax为风电机组逆变器初始不限幅的同向的电流增量。 0096 Imax满足： 0097 0098 其中， I0为风电机组逆变器初始电流、 k为裕度系数和IN为风电机组逆变器的额定 电流。 0099 本发明通过在风电机组。

24、逆变器有功和无功控制环节动态调节风电机组逆变器的 有功电流和无功电流参考值， 实现在V-f交叉控制环节对有功功率和无功功率的合理分配， 保证风电机组逆变器能够有效的参与系统的电压控制和频率控制。 0100 本领域内的技术人员应明白， 本申请的实施例可提供为方法、 系统、 或计算机程序 产品。 因此， 本申请可采用完全硬件实施例、 完全软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。 而且， 本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、 光学存储器等)上实施的计算机程序产 品的形式。 0101 本申请是参照根据本申请实施。

25、例的方法、 设备(系统)、 和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、 以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。 可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 0102 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 说明书 5/6 页 8 CN 111082472 。

26、A 8 定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。 0103 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理， 从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 0104 最后应当说明的是： 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 管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解： 依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换， 而未脱离本发明精神和范围的任何 修改或者等同替换， 其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。 说明书 6/6 页 9 CN 111082472 A 9 图1 图2 说明书附图 1/3 页 10 CN 111082472 A 10 图3 图4 说明书附图 2/3 页 11 CN 111082472 A 11 图5 图6 说明书附图 3/3 页 12 CN 111082472 A 12 。