基于电压矢量动态追踪控制的构网型VSC故障电流抑制方法与流程

本发明涉及构网型变流器控制，并且更具体地，涉及一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源发电的不断发展，我国电力系统的电源结构发生了显著变化，传统同步发电设备的占比逐渐减小，而以电压源型变流器(voltage source converter,vsc)接口的电力电子电源渗透率不断升高，进一步挖掘基于vsc的电力电子电源的潜能，是未来电网发展的迫切需要。

2、近年来，构网型(grid forming,gfm)技术作为一种新思路，通过对vsc系统的控制重塑，使其具备传统同步机提供的功能，得到了广泛关注。现阶段，针对小扰动下gfm-vsc系统的研究已较为成熟，然而由于电力电子开关器件的弱过流能力，大扰动下gfm-vsc系统的暂态安全稳定运行仍是制约其应用的关键因素之一。如何设计合理的限幅方法即保证系统暂态安全性与稳定性，又不影响gfm-vsc系统的电压源支撑优势是亟待解决的难点问题。

3、因此，需要一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法及系统，以解决如何对构网型vsc进行故障电流抑制的问题。

2、为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法，所述方法包括：

3、判断gfm-vsc系统的端口电压是否满足预设启动判据，获取判断结果；

4、当所述判断结果指示满足所述启动判据时，确定内电势幅相直接补偿数据；

5、将所述内电势幅相直接补偿数据输出前馈至gfm-vsc控制系统的内电势生成环节，以直接改变gfm-vsc系统的内电势，抑制暂态电流。

6、优选地，其中所述判断gfm-vsc系统的端口电压是否满足预设启动判据，包括：

7、将gfm-vsc系统的内电势与端口电压均通过坐标变换矩阵转换至dq坐标系下，包括：

8、

9、判断dq坐标系下的内电势与端口电压是否满足如下启动判据，并获取判断结果，包括：

10、

11、其中，ea、eb、ec、uvsc,a、uvsc,b和uvsc,c分别为abc坐标系下gfm-vsc系统的内电势与端口电压；ed、eq、ud和uq分别为dq坐标系下gfm-vsc系统的内电势与端口电压；tabc/dq为坐标变化矩阵；xf为gfm-vsc系统的低通滤波电感的感抗；io,max为设备允许的最大电流值。

12、优选地，其中所述当所述判断结果指示满足所述启动判据时，确定内电势幅相直接补偿数据，包括：

13、确定gfm-vsc系统的内电势相位补偿有效区间，包括：

14、

15、基于所述内电势相位补偿有效区间确定内电势相位补偿值；

16、基于所述相位补偿值确定gfm-vsc系统的内电势幅值补偿有效区间，包括：

17、

18、其中，δθmin与δθmax分别为gfm-vsc系统的相位补偿最小值与最大值；ud和uq分别为dq坐标系下gfm-vsc系统的端口电压；xf为gfm-vsc系统的低通滤波电感的感抗；io,max为设备允许的最大电流值；e*min与e*max分别为补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值；δθ为gfm-vsc系统的内电势相位补偿值。

19、基于补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值，确定内电势幅值补偿值。

20、优选地，其中所述基于补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值，确定内电势幅值补偿值，包括：

21、δe∈(e-e*max，e-e*min)，

22、其中，δe为gfm-vsc系统的内电势幅值补偿值；e为补偿前的内电势幅值；e*min与e*max分别为补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值。

23、根据本发明的另一个方面，提供了一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制系统，所述系统包括：

24、判断单元，用于判断gfm-vsc系统的端口电压是否满足预设启动判据，获取判断结果；

25、补偿数据确定单元，用于当所述判断结果指示满足所述启动判据时，确定内电势幅相直接补偿数据；

26、电流控制单元，用于将所述内电势幅相直接补偿数据输出前馈至gfm-vsc控制系统的内电势生成环节，以直接改变gfm-vsc系统的内电势，抑制暂态电流。

27、优选地，其中所述判断单元，判断gfm-vsc系统的端口电压是否满足预设启动判据，包括：

28、将gfm-vsc系统的内电势与端口电压均通过坐标变换矩阵转换至dq坐标系下，包括：

29、

30、判断dq坐标系下的内电势与端口电压是否满足如下启动判据，并获取判断结果，包括：

31、

32、其中，ea、eb、ec、uvsc,a、uvsc,b和uvsc,c分别为abc坐标系下gfm-vsc系统的内电势与端口电压；ed、eq、ud和uq分别为dq坐标系下gfm-vsc系统的内电势与端口电压；tabc/dq为坐标变化矩阵；xf为gfm-vsc系统的低通滤波电感的感抗；io,max为设备允许的最大电流值。

33、优选地，其中所述补偿数据确定单元，当所述判断结果指示满足所述启动判据时，确定内电势幅相直接补偿数据，包括：

34、确定gfm-vsc系统的内电势相位补偿有效区间，包括：

35、

36、基于所述内电势相位补偿有效区间确定内电势相位补偿值；

37、基于所述相位补偿值确定gfm-vsc系统的内电势幅值补偿有效区间，包括：

38、

39、其中，δθmin与δθmax分别为gfm-vsc系统的相位补偿最小值与最大值；ud和uq分别为dq坐标系下gfm-vsc系统的端口电压；xf为gfm-vsc系统的低通滤波电感的感抗；io,max为设备允许的最大电流值；e*min与e*max分别为补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值；δθ为gfm-vsc系统的内电势相位补偿值。

40、基于补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值，确定内电势幅值补偿值。

41、优选地，其中所述补偿数据确定单元，基于补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值，确定内电势幅值补偿值，包括：

42、δe∈(e-e*max，e-e*min)，

43、其中，δe为gfm-vsc系统的内电势幅值补偿值；e为补偿前的内电势幅值；e*min与e*max分别为补偿后gfm-vsc系统的内电势幅值最小值与最大值。

44、基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法中任一项的步骤。

45、基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：

46、上述的计算机可读存储介质；以及

47、一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。

48、本发明提供了一种基于电压矢量动态追踪控制的构网型vsc故障电流抑制方法及系统，包括：判断gfm-vsc系统的端口电压是否满足预设启动判据，获取判断结果；当所述判断结果指示满足所述启动判据时，确定内电势幅相直接补偿数据；将所述内电势幅相直接补偿数据输出前馈至gfm-vsc控制系统的内电势生成环节，以直接改变gfm-vsc系统的内电势，抑制暂态电流。本发明的方法省去了gfm vsc控制系统所需的电压电流内环控制环节；直接改变gfm vsc系统的调制波，无需考虑控制带宽引起的延迟，动态响应速度快；gfm vsc系统的功率同步控制外环始终作用，避免了外环控制器饱和、暂态失稳等问题；前馈补偿不影响gfm vsc控制系统的稳定性，同时能够优化系统的暂态响应性能。