[發(fā)明專利]一種同步逆變器阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量在線辨識方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110019378.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112580225A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鍇逸;李輝;劉威
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16;G06F17/15;G06F111/10
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本發(fā)明公開了一種同步逆變器阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量在線辨識方法，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)對同步逆變器阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量的在線辨識，最大限度的減小有功環(huán)參數(shù)辨識誤差同時(shí)優(yōu)化辨識步驟。本發(fā)明考慮了同步逆變器功角特性的非線性，通過引入并測量平均同步功率系數(shù)，建立了功角特性線性化模型，得出了該模型與辨識誤差的關(guān)系，從而得出階躍響應(yīng)試驗(yàn)中有功功率需求變化的可行域。通過測得同步逆變器輸出有功功率變化的數(shù)據(jù)，并利用最小二乘法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終得到誤差要求范圍內(nèi)的阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量辨識結(jié)果。經(jīng)仿真結(jié)果驗(yàn)證，本發(fā)明提出的在線辨識方法均合理、有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同步逆變器阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動慣量在線辨識方法。

背景技術(shù)

近年來，有學(xué)者提出并網(wǎng)逆變器的控制環(huán)節(jié)可以引入同步發(fā)電機(jī)的下垂特性、暫態(tài)特性和阻尼特性，在該策略下，并網(wǎng)逆變器又被稱為同步逆變器，它模擬同步發(fā)電機(jī)的外特性，擁有了可以根據(jù)需要設(shè)置的轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)，從而能夠較強(qiáng)地抑制電網(wǎng)頻率的突變，為調(diào)節(jié)爭取響應(yīng)時(shí)間。因此，同步逆變器有望成為大規(guī)模新能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)穩(wěn)定可控運(yùn)行的重要技術(shù)。

但是由于制造商的保密原則，操作人員通常不能訪問設(shè)備的詳細(xì)數(shù)據(jù)。就同步逆變器來說，若不能正確辨識轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)，則難以定量量化VSG對電網(wǎng)的支撐作用。同時(shí)，由于采樣、濾波器、內(nèi)環(huán)控制器等影響，同步逆變器實(shí)際的轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)與控制器設(shè)計(jì)時(shí)的參數(shù)設(shè)置可能并不一致，從而進(jìn)一步影響穩(wěn)定性評估和動態(tài)性能評估。因此，如何根據(jù)同步逆變器的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，定量識別出其轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)的大小顯得非常關(guān)鍵，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。

由于同步逆變器與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)類似，功角特性均為非線性。所以用線性化模型辨識轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)會造成一定誤差，而辨識誤差與階躍響應(yīng)試驗(yàn)中有功功率需求的變化，當(dāng)前有功功率值，同步功率系數(shù)有關(guān)。同時(shí)由于功角特性非線性，功角特性曲線不易獲得，這使得同步功率系數(shù)值不易獲取，加大了精確辨識的難度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為現(xiàn)有轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)在線辨識方法存在較大誤差以及辨識過程中同步功率系數(shù)值不易獲取，建立了一種能夠滿足所需辨識精度的同步逆變器轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)在線辨識方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種同步逆變器轉(zhuǎn)動慣量和阻尼系數(shù)在線辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將同步逆變器有功功率需求設(shè)置為斜波函數(shù)形式輸入，范圍的最大值可設(shè)置為額定功率(包含)以下，最小值可設(shè)置為0（包含）以上。然后分別用電壓傳感器和電流傳感器測量同步逆變器實(shí)時(shí)輸出電壓e_abc和電流i_abc，并通過表達(dá)式計(jì)算得到同步逆變器輸出瞬時(shí)有功功率P_e，其表達(dá)式為：

。

步驟2：構(gòu)建觀測器去估計(jì)或通過電壓信息計(jì)算瞬時(shí)功角，然后根據(jù)同步逆變器輸出的瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)功角計(jì)算平均同步功率系數(shù)mSPC，其表達(dá)式為：

。

步驟3：設(shè)置同步逆變器階躍響應(yīng)試驗(yàn)的變化范圍，根據(jù)步驟2得出的平均同步功率系數(shù)數(shù)據(jù)查詢階躍響應(yīng)試驗(yàn)中有功功率需求初始值對應(yīng)的平均同步功率系數(shù)mSPC_l值，以及階躍響應(yīng)同步逆變器功角變化值。

步驟4：定義線性化模型引起的最大誤差error_max為：

。

步驟5：為了保證線性化模型辨識的精度，線性化模型引起的最大誤差需要被限制在一定范圍內(nèi)，其表達(dá)式為：