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🔥 内容介绍

摘要——近年来，穿越电网故障及利用并网变换器（GCCs）支撑电网电压已成为电网运行规程中体现的主要要求。本文提出一种新型参考电流生成方案，该方案可通过利用四个控制参数注入适当的正/负有功/无功电流来支撑电网电压。本文推导了在任意电网电压工况下获取这些参数最优值的解析表达式。通过实现以下目标可获得最优性能：第一，满足相电压限值；第二，最大化有功与无功功率输出；第三，最小化故障电流；第四，减小有功与无功功率的振荡。这些最优特性为新兴的并网变换器带来了显著优势，例如提高效率、降低直流链路纹波、改善交流系统稳定性以及避免设备跳闸。仿真与实验结果验证了本文提出的解析结果及数学表达式。

可再生能源及分布式发电（DG）单元在电力系统中日益广泛的应用引发了严重的稳定性问题。因此，系统规划人员针对并网变换器（GCCs）在非正常电网工况下的运行制定了严格的技术要求[1]–[3]。相应地，GCCs不仅应能够承受此类扰动并持续向电网供电，还应提供电压/频率支撑。GCCs对这些新要求的符合性已在相关文献中得到广泛研究，例如[1]–[20]。在此背景下，文献[13]–[20]提出了多种适用于GCCs的控制策略。本文采用并改进了最先进的参考电流发生器（RCG）策略（该策略首次提出于文献[3]），该策略可灵活地包含正序/负序以及有功/无功电流。此 RCG 通过两个控制参数kp和kq提供有价值的电压支撑服务，可在相应有功与无功电流的正序与负序之间实现平衡。此外，有功功率与无功功率（P∗与Q∗）的参考值亦可视为另外两个参考值。本文首先给出了用于表征所采用 RCG 性能的详细解析表达式；这些表达式可为工程师正确设计GCCs的控制方案提供参考。瞬时有功/无功功率（$p_{\text{max}}$ 和 $q_{\text{max}}$）与最大相电流（$I_{\text{max}}$）是 RCG 策略中三个最重要的特征。本文推导了所采用的 RCG 策略下$p_{\text{max}}$、$q_{\text{max}}$及$I_{\text{max}}$的数学表达式。本文中的解析研究及提出的思路亦可扩展至其他控制策略。作为主要贡献，本文提出一种基于解析表达式的新型控制方案，该方案能够在任意不平衡电压条件下求得控制参考参数（$k_p$、$k_q$、$P^$和$Q^$）的最优值，以实现以下目标。Shabestary 与 Mohamed：多目标优化的解析表达式 7285 1) 最小化有功与无功功率的振荡；2) 提升并保持公共连接点（PCC）处的相电压处于半平衡状态；3) 最小化逆变器故障电流。为全面实现这些目标，必须推导出不平衡条件下提升后的相电压、瞬时有功/无功功率的最大振荡量以及最大相电流的表达式。作为第二项贡献，本文提出了最大允许支撑量（MAS）概念，用于确定在电网异常工况下（为支持电网电压或电网频率），变流器可向电网提供的最大允许有功或无功功率，且该功率值不得超过最大允许瞬时相电流限值 $I_{\text{limit}}$。MAS控制方案旨在为电网电压和/或频率提供最大支撑，同时满足由GCC额定值所规定的相电流最大限值要求。本文还推导了不同工况下（即：不同故障类型、不同的电压跌落特性、多种系统参数、不同运行工况）MAS控制方案的数学方程。

⛳️ 运行结果

📣 部分代码

clc

clear all

close all

syms n k1 k2 P Q Vp Vn

P=[.4 .7];

Q=[.4 .7];

Vn=[.3];

Vp=[.7];

k2=[.8 .85 .9];

k1=.01:0.01:1;

i=1;

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