[發明專利]考慮鎖相環影響的電壓源型變流器并網系統穩定性分析方法、裝置及系統

有效

• 申請號: 201811285634.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109217371B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 楊尉薇;朱玲;劉新元;鄭惠萍;劉福鎖;李威;黃錫芳;段永澤;程雪婷;王瑋茹;薄利明;張一帆;張謙
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司電力科學研究院;國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;俞翠華

1.一種考慮鎖相環影響的電壓源型變流器并網系統穩定性分析方法，所述電壓源型變流器并網系統包括相連的等值電網和電壓源型變流器，所述電壓源型變流器包括并網變流器電氣主回路單元和控制單元，所述控制單元包括鎖相環、電流內環、前饋環節和變流器脈寬調制環節，其特征在于，所述方法包括：

獲取等值電網和并網變流器電氣主回路單元的小擾動狀態方程，以及控制單元中的電流內環、前饋環節和變流器脈寬調制環節的小擾動狀態方程；

基于小擾動下鎖相環檢測誤差帶來的控制單元同步坐標系變量增量與對應的控制單元實際同步坐標系變量增量間的關系，生成控制單元中涉及軸系變換的狀態變量計算公式；

獲取控制單元中的鎖相環的小擾動狀態方程；

聯立上述各狀態方程以及所述控制單元中涉及軸系變換的變量計算公式，代入相關參數，求解電壓源型變流器并網系統的特征值；

根據求解得到的特征值，判定電壓源型變流器并網系統的穩定性及振蕩頻率；

所述聯立上述各狀態方程以及所述控制單元中涉及軸系變換的變量計算公式，代入相關參數，求解電壓源型變流器并網系統的特征值，具體包括以下步驟：

選擇上述各狀態方程以及所述控制單元中涉及軸系變換的變量計算公式中的Q軸狀態變量方程：

聯立得到9階矩陣方程：

確立系統狀態變量：x＝[Δi_2q Δi_1q Δu_cq x₂ x₄ Δu_iq Δθ x₅ x₆]、輸入變量矩陣u為[Δu_gd Δu_gq]，Δu_g為電網電壓的增量，其中下標d表示同步旋轉坐標系D軸分量，下標q表示同步旋轉坐標系Q軸分量；A,B為系數矩陣，代入相關參數，求解系統特征值；

式中，L₂為電網等值電感，R₂為電網等值電阻，Δi₂、Δu_g、Δu_c分別為電網電流、電網電壓和電壓源型變流器端口電壓的增量，其中下標d表示同步旋轉坐標系D軸分量，下標q表示同步旋轉坐標系Q軸分量；L₁為電壓源型變流器內電感，R₁為電壓源型變流器內電阻，Δi₁為流經電感L₁的電流增量，Δu_i為電壓源型變流器開關橋臂交流側電壓增量，C為交流濾波電容值，其中下標d表示同步旋轉坐標系D軸分量，下標q表示同步旋轉坐標系Q軸分量；

電流內環的采樣信號流經電壓源型變流器內電感L₁的電流增量Q軸分量Δi′_1q，電流給定值與電流增量Q軸分量Δi′_1q比較后的偏差電流設為中間變量x₂的微分量作為PI控制的輸入信號，輸出信號為Δu_{PI_q}'，K_P、K_I分別為電流PI控制的增益參數和積分參數；設電壓源型變流器端口電壓增量Q軸分量Δu_cq'經一階濾波環節濾波后為中間變量x₄，x₄與電流內環PI控制輸出增量Δu_{PI_q}'疊加，得到控制單元用于PWM脈寬調制電壓增量Δu_rq',其中T_c為一階濾波器時間常數；所述變流器脈寬調制環節等效為一階濾波器，其中T_s為控制運行周期，所述控制單元用于脈寬調制電壓增量Q軸分量Δu_rq經變流器脈寬調制環節后得到變流器開關橋臂交流側電壓增量Q軸分量Δu_iq；為變流器開關橋臂交流側電壓增Q軸分量Δu_iq的微分量；Δu_cq、Δu_rq分別為鎖相環檢測無誤差時控制單元實際同步坐標系中狀態變量增量；Δu′_cq、Δu′_rq、Δi′_1q分別為計入小擾動鎖相環檢測誤差后控制單元同步坐標系中狀態變量增量，U_cd0、U_rd0、和i_1d0分別為穩態控制單元同步坐標系中狀態變量初值，Δθ為鎖相環輸出角度θ₁與實際值θ出現的偏差；為鎖相環輸出角度偏差Δθ的微分量，電壓源型變流器端口電壓Q軸分量給定值0與D軸分量Δu_cq'比較后的偏差電壓經一階濾波環節后設為中間變量x₆，T_pll為一階濾波環節的時間常數，中間變量經積分環節后為中間變量x₅，K_ipll為積分環節時間常數，K_ppll為比例環節增益系數，中間變量x₅的微分量，中間變量x₆的微分量。