[發明專利]一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法

有效

• 申請號: 202110412934.6
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN112993998B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 辛清明;傅闖;許樹楷;郭龍;秦康
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/01
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 張小娟

本發明公開了一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法，考慮了換相重疊過程的動態特性，考慮了控制環路的影響，建立了αβ坐標系下的閉環阻抗模型，采用通用奈奎斯特判據判斷系統穩定性，建模更加精確，提升了穩定性判斷準確性。本發明引入鎖相環閉合傳遞函數，充分考慮了換流器本身的頻率耦合現象，可以反映正序和正序，負序和負序分量之間的耦合關系。

技術領域

本發明屬于電力系統穩定性分析領域，具體涉及一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法。

背景技術

高壓直流輸電系統中，LCC并網運行可能發生諧波不穩定現象，會引發系統功率振蕩，嚴重時損壞發電機，對電力系統的安全穩定運行構成了嚴重威脅。因此，研究LCC并網運行的諧波不穩定問題具有重要的意義。對于互聯系統的諧波不穩定運行國內外已經有了許多研究，這些研究大多在等值阻抗模型的基礎上運用奈奎斯特判據。互聯系統穩定性判斷對建立精確的阻抗模型提出了高要求。

但是由于換流變漏電感的存在，在換相過程中，LCC的線電流不能發生突變，因而LCC的換相過程為非線性，給LCC的建模帶來了困難。針對換相過程的非線性特性，過去的許多研究均采用了小信號模型作為線性方法，但都采用固定斜率的線段代替了實際的換相過程，對線電流進行傅里葉級數分解，推導出開關函數，通過分析正序和負序分量之間的關系建立序分量阻抗模型。然而，基于開關函數的方法由于過于簡化換相過程，存在穩定性誤判的可能性。因此，建立充分考慮換相過程動態特性的更加精確的LCC阻抗模型，具有重要的意義。

現有技術中，鎖相環使用派克變換檢測相位，只使用q軸分量，所以鎖相環的控制會引起正負序之間的耦合。而序阻抗模型基于開關函數，只能反映正序電壓和負序電流、負序電壓和正序電流之間的頻率耦合關系，不能反映正序電壓和正序電流、負序電壓和負序電流之間的頻率耦合。序阻抗模型采用定斜率的線段代替了線電流中原有非線性的換相階段，因而序阻抗模型精確度不高。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法解決了現有技術中存在的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法，包括以下步驟：

S1、采用平均值法將6脈波換相重疊過程中的電流和電壓轉換至dq坐標系下，并獲取換相重疊過程穩態方程、輸出電壓穩態方程以及輸出電流穩態方程；

S2、根據6脈波換相重疊過程的換相重疊過程穩態方程、輸出電壓穩態方程以及輸出電流穩態方程，建立6脈波和12脈波的數量關系，獲取12脈波的傳遞函數和穩態值；

S3、引入鎖相環和直流側電壓控制，根據12脈波的傳遞函數和穩態值構建模型元素，通過模型元素建立dq下的LCC閉環阻抗模型，并將其轉換至αβ坐標系下，獲取αβ坐標系下的LCC閉環阻抗模型；

S4、根據αβ坐標系下的LCC閉環阻抗模型，采用通用奈奎斯特判據判斷系統諧波是否穩定，得到系統諧波穩定性判斷結果。

本發明的有益效果為：

(1)本發明考慮了換相重疊過程的動態特性，考慮了控制環路的影響，建立了αβ坐標系下的閉環阻抗模型，采用通用奈奎斯特判據判斷系統穩定性，建模更加精確，提升了穩定性判斷準確性。

(2)本發明引入鎖相環閉合傳遞函數，充分考慮了換流器本身的頻率耦合現象，可以反映正序和正序，負序和負序分量之間的耦合關系。

附圖說明

圖1為本發明提出的一種基于LCC閉環阻抗模型的系統諧波穩定性判斷方法流程圖；

圖2為本發明中處于逆變狀態的6脈波換流器換相電路圖；

圖3為本發明中6脈波換流器換相過程示意圖；