[發明專利]用于穩定性分析的變流器并網通用序阻抗模型及建模方法

有效

• 申請號: 202010117266.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111555339B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 郭煥;劉敏
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 盧澤明

本發明涉及一種用于穩定性分析的變流器并網通用序阻抗模型及建模方法，該變流器并網通用序阻抗模型包括有小信號變流器序阻抗模型和變流器并網序阻抗模型，變流器序阻抗模型包括交流側導納和直流側導納模型，相應地變流器并網序阻抗模型包括變流器并網的交流側集總導納模型和直流側集總導納模型。基于變流器并網通用序阻抗模型即可分析交流和直流側的電路穩定性，推導出的通用序阻抗模型適用于各種基于DQ坐標變換控制結構的變流器，通過該模型可以極為便利地得到任一具有特定控制結構的變流器并網序阻抗，適用范圍極廣，使用靈活、方便。此外，本發明的建模方法可以推導用于基于其他坐標結構的變流器并網通用模型推導。

技術領域

本發明屬于電力裝置并網穩定性分析技術領域，具體涉及一種用于穩定性分析的變流器并網通用序阻抗模型及建模方法。

背景技術

變流器在分布式能源、電力牽引、高壓直流輸電、柔性交流輸電系統等領域有著廣泛的應用，而且隨著可再生能源的應用和現代電力系統的發展，其應用變得越來越廣泛。變換器通常被用作交流電路、直流電路之間的中間單元，從而對電力系統的互連擴展特性和穩定性起著重要的作用(參見文獻[1]-[6])。

迄今為止，工程技術人員和相關研究人員通常在小信號分析的基礎上，對變流器的阻抗特性進行研究，從而進一步分析判斷系統穩定性。如文獻[7]-[9]介紹了DQ域阻抗用；文獻[10]介紹了折算到交流側的變流器序阻抗，其中正序列和負序列組件之間的耦合被忽略；在文獻[11]-[13]中，正序和負序分量之間的耦合也在阻抗模型中得到了反映。

但是申請人發現：

1、上述變流器阻抗模型都是在某一特定控制設計基礎上推導獲得，因此該模型也僅適用于具有這一特定控制結構的變流器。例如：文獻[10]-[13]中的模型只包括DQ電流控制；又例如：文獻[17]-[18]中討論了具有內部電流控制和外部直流電壓控制的變流器阻抗模型，分析結論也基本只適用于這一特定的控制結構。

2、迄今為止變流器阻抗模型都是假定某一特定控制設計基礎上推導獲得，因此該模型及相關推導也僅適用于具有這一特定控制結構的變流器。一旦控制策略和方法發生變化，哪怕是局部變化，其阻抗模型一般都須重新推導構建。這些模型的局限性阻礙了電力系統穩定性分析的通用解決方案及其研究發展，也從而限制了其應用推廣。在變流器并網系統中，擾動信號的頻率變換以及多相位、多序列和交直流網絡之間的耦合作用使阻抗模型的建立變得更加復雜。而迄今只適應用于某一特定控制結構的變流器阻抗模型，使得穩定性及相關分析費時費力。其使用便捷性大打折扣。

3、上述的DQ阻抗和序阻抗模型都沒有深入考慮直流與交流電路間的耦合，雖然文獻[14]-[15]討論了直流側阻抗的建模，但忽略了交流系統動態響應，還有文獻[16]還介紹了直流電壓控制對系統穩定性的影響，以及最近文獻[17]-[18]討論了交直流電路通過電壓源變流器耦合的現象。

相關文獻說明：

[1]J.H.Enslin and P.J.Heskes,“Harmonic interaction between a largenumber of distributed power inverters and the distribution network,”IEEETrans.Power Electron.,vol.19,no.6,pp.1586–1593,Nov.2004.

[2]J.Sun,“Impedance-based stability criterion for grid-connectedinverters,”IEEE Trans.Power Electron.,vol.27,no.11,pp.3075–3078,Nov.2011.