[發明專利]電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 201710889407.8
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107688722B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 謝小榮;劉威;劉華坤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;G06F30/20
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明公開了一種電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法及裝置，其中，方法包括：獲得多個變流器參數；獲得多個變流器控制參數；運行并網系統，并在并網系統處于穩態時，采集并網系統的多個穩態值；根據多個變流器參數、多個變流器控制參數和多個穩態值得到導納模型傳遞函數，并通過導納模型傳遞函數得到擾動小信號頻率為f_s時變流器的頻率耦合導納模型和阻抗模型。該方法可以考慮次、超同步之間的耦合關系，并考慮外環控制的影響，根據得到的擾動小信號得到變流器的頻率耦合導納模型和阻抗模型，從而準確分析電力系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及電力系統分析與控制技術領域，特別涉及一種電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法及裝置。

背景技術

目前，隨著電力電子技術的發展，電力電子設備在電力系統中扮演著重要角色。尤其是近些年來，基于變流器的可再生能源發電得到快速發展，電力電子變流器在電力系統中的應用越來越廣泛。然而，變流器引起的系統穩定性問題也更加突出，例如風電并網時，變流器與交流系統之間的相互作用可能會引發次同步振蕩，造成嚴重的電力事故。

相關技術中，在與變流器相關的振蕩問題的穩定性分析中，阻抗分析的方法得到了廣泛的研究和應用。其中，旋轉(dq)坐標系下和靜止(αβ)坐標系下的阻抗模型都被學者提出，并且得到證明二者實際上是一致的。然而，目前阻抗模型的研究主要是較高頻率諧波擾動對電力系統穩定性影響的研究，對于較低頻率(幾Hz至2倍工頻)的情況的研究較少，當前阻抗模型的研究對于電力系統SSR/SSO(SubSynchrous Resonance，次同步諧振/Subsynchronous oscillation，次同步振蕩)的穩定性分析還存在著一定的缺陷，并無法保證電力系統的穩定性。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法，該方法可以準確分析電力系統的穩定性，簡單易實現。

本發明的另一個目的在于提出一種電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法，包括以下步驟：獲得多個變流器參數，其中，所述多個變流器參數包括變流器電阻、變流器電感和直流環節電容值；獲得所述多個變流器控制參數，其中，所述多個變流器控制參數包括直流電壓參考值、交流電壓參考值、PI環節傳遞函數、電流控制傳遞函數、電壓反饋傳遞函數與調制比；運行并網系統，并在所述并網系統處于穩態時，采集所述并網系統的多個穩態值，其中，所述穩態值包括并網變流器端口的工頻電壓、并網變流器端口的工頻電流、電流控制d軸電流參考值和電流控制q軸電流參考值；根據所述多個變流器參數、所述多個變流器控制參數和所述多個穩態值得到導納模型傳遞函數，并通過所述導納模型傳遞函數得到擾動小信號頻率為f_s時變流器的頻率耦合導納模型和阻抗模型。

本發明實施例的電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法，可以考慮次、超同步之間的耦合關系，并考慮外環控制的影響，根據多個變流器參數、多個變流器控制參數和多個穩態值得到導納模型傳遞函數，再根據得到的擾動小信號頻率得到變流器的頻率耦合導納模型和阻抗模型，從而準確分析電力系統的穩定性。

另外，根據本發明上述實施例的電壓源型變流器的導納模型和阻抗模型獲取方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述根據所述多個變流器參數、所述多個變流器控制參數和所述多個穩態值得到所述導納模型傳遞函數，進一步包括：根據當前需求確定是否考慮直流電壓外環控制和/或交流電壓外環控制；根據考慮結果將所述多個變流器參數、所述多個變流器控制參數和所述多個穩態值代入相應的導納模型。