[發明專利]一種利用修正廣義阻抗法分析并網逆變器系統穩定性的方法

有效

• 申請號: 201710082311.0
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN106786776B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 黃偉;吳琛;李子恒;劉旭斐;辛煥海;邢玉輝;楊浚文
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司;浙江大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司53100
• 代理人: 金耀生

技術領域

本發明涉及了一種并網逆變器穩定分析方法，尤其涉及一種利用修正廣義阻抗法分析并網逆變器系統穩定性的方法，屬于逆變器領域。

背景技術

隨著越來越多的電力電子設備應用于電力系統之中，諸如新能源并網逆變器、HVDC系統以及FACTS系統等，電力系統逐漸呈現電力電子化的趨勢。越來越多的電力電子設備已經逐漸改變電網的運行特性，導致新的互聯系統產生了更多的穩定性問題，例如電力電子的控制系統與傳輸線路的串聯補償電容相互作用引發的次同步振蕩。

為了分析新的逆變器并網互聯系統的穩定性問題，阻抗法正逐漸成為研究的熱門。通過將電網側和逆變側等效為連接在電壓源或電流源上的阻抗后，使用奈奎斯特判據分析電源輸出阻抗與輸入阻抗之比來分析系統的穩定性。之前在Bakhshizadeh M K等的研究中，有基于dq同步坐標系的等效阻抗和基于靜止坐標系的正負序阻抗兩種，但兩種方法均存在不可忽略的耦合，使用奈奎斯特判據時精度不高，有一定的不合理性。在將逆變器等效為廣義阻抗時，逆變器在不同頻段會有不同程度的忽略，忽略電壓前饋濾波的逆變器會有較為簡潔的等效結果，但在考慮特殊頻段的情況下，逆變器需要考慮電壓前饋，廣義阻抗判據就會有新的表示形式。

因此，目前急需一種更加合理的并網逆變器系統穩定性的方法。

發明內容

為了解決目前并網逆變器系統穩定性分析的不合理問題，本發明公開了一種利用修正廣義阻抗法分析并網逆變器系統穩定性的方法，能用于判斷考慮電壓前饋濾波的逆變器并網時的穩定性系統，穩定性分析判斷的判據稱為修正廣義阻抗判據。

本發明的技術方案采用如下步驟：

1)針對逆變器單機無窮大系統，在dq坐標下建立逆變器端口的小信號模型，根據逆變器端口小信號模型獲得逆變器的廣義導納接口模型；

2)將逆變器的廣義導納接口模型從dq坐標變換到xy坐標，進一步計算逆變器的修正廣義阻抗；在電網側xy坐標下得到電網的廣義導納接口模型，進一步計算電網的修正廣義阻抗；

3)根據電網側的修正廣義阻抗和逆變器側的修正廣義阻抗，使用修正廣義阻抗判據來判斷并網逆變器系統的穩定性，所述修正廣義阻抗判據為逆變器的修正廣義阻抗和電網的修正廣義阻抗之比的奈奎斯特曲線是否包圍特征點。

進一步地，所述步驟1)中建立獲得的逆變器側的廣義導納接口模型的表達式為：

其中，ΔI為逆變器端口電流幅值擾動，I為逆變器端口電流穩態幅值，為逆變器端口電流相角擾動，ΔU為逆變器端口電壓擾動，U為逆變器端口電壓穩態幅值，Δδ為逆變器端口電壓相角擾動，為逆變器端口導納矩陣，Y_g1、Y_g1分別表示逆變器端口導納矩陣中的左上角元素和右上角元素，逆變器端口導納矩陣中的左上角元素Y_g1和右上角元素Y_g4分別采用以下公式計算：

其中，s是拉普拉斯算子，G_FF(s)是逆變器內環控制前饋濾波器的傳遞函數，L_f是逆變器的輸出濾波電感，H_i(s)是電流內環PI控制器的傳遞函數，H_pll(s)是鎖相環中PI控制器的傳遞函數，θ₁是電流和電壓在dq坐標系中的相角，U₀是端口電壓的穩態值，I₀是電流的穩態值。

進一步地，所述步驟2)中，逆變器側的修正廣義阻抗Z_{g_inv}具體采用如下公式計算：

Z_{g_inv}＝(Y_g4-Y_g1)^-1

其中，Y_g1、Y_g4分別表示逆變器端口導納矩陣中的左上角元素和右上角元素。

進一步地，所述電網的廣義導納接口模型的表達式為：