[發明專利]一種參數解耦的多逆變器仿真建模方法及裝置

在審

• 申請號: 202210823272.6
• 申請日: 2022-07-13
• 公開（公告）號: CN115688546A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 楊志淳;楊帆;沈煜;蔣嘯宇;樓冠男;劉科研;胡偉;胡成奕;雷楊;宿磊;葉學順;李昭;閔懷東;白牧可;康田園;魏松韜
• 申請（專利權）人: 國網湖北省電力有限公司電力科學研究院;國網湖北省電力有限公司;東南大學;中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

本發明提供一種參數解耦的多逆變器仿真建模方法及裝置，該方法包括：建立參數化離散開關模型；建立參數化離散開關模型的狀態空間表達式；根據狀態空間表達式，計算狀態矩陣的譜半徑，通過譜半徑大小比較逆變器采用不同參數情況下的暫態收斂速度；計算系統耦合程度關于參數的表達式；以暫態收斂速度、波動大小、系統耦合程度的加權平均為綜合指標進行尋優，獲得逆變器最優運行狀態所對應的參數α_ON和β_OFF。本發明實現了多逆變器系統間的解耦，并以暫態性能與耦合程度為優化目標，為參數化多逆變器系統設計與各逆變器間解耦提供依據，實現保證一定精度下的高效仿真，且將仿真過程中逆變器間的耦合影響降至最低。

技術領域

本發明涉及電力電子換流器建模領域，具體是一種參數解耦的多逆變器仿真建模方法及裝置。

背景技術

隨著高密度分布式電源的大量接入，具有高頻特性的電力電子器件數量大幅增加，這在多換流器系統中的體現尤為明顯。同時，逆變器因在新能源發電中具有關鍵作用，對其的仿真研究一直是電力系統仿真分析中的難點。作為模擬檢驗系統運行的重要手段，仿真的效率與精度應當滿足目前大規模電力系統的需求。多逆變器系統作為常見的仿真模塊，其運行速度直接影響了系統整體的仿真效率。因此，當前的多逆變器系統建模應當充分考慮精度與效率的要求，滿足目前高密度分布式接入電網的現狀。

正常情況下，逆變器等換流器中的開關模型采用二值電阻模型、LC模型或平均化模型，這類模型各有優勢，但也存在明顯缺陷。二值電阻模型由大小兩種阻值的電阻構成，在系統狀態切換時，導納矩陣需要高頻變化，這大幅增加了仿真耗時；LC模型具有恒定導納的特性，但由于LC儲能特性，存在電壓波動較大的暫態過渡過程；平均化模型將開關通斷狀態等效為平均狀態，提高了仿真效率，但在高頻運行時存在大量諧波。而參數化恒導納方法兼顧效率與精度，通過參數的調整，在保持LC模型高效的優勢下，優化了暫態過程，且在單逆變器和斬波電路應用中具有良好的效果，可作為一種開關替代模型。

由于多逆變器存在多源耦合的問題，在應用參數化開關模型時必須充分考慮逆變器間的影響，由于逆變器間的耦合，各逆變器的仿真運行狀態會受其他逆變器的影響，這些耦合問題會引起個別逆變器投切時系統輸出狀態量的突變，或導致系統初始參數α、β不再適用。因此，需要針對多逆變器系統中存在的多源耦合問題進行針對性的處理，包括參數的適配及逆變器之間的解耦。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種參數解耦的多逆變器仿真建模方法及裝置，可削弱多逆變器之間的參數耦合，并提升以多逆變器系統為關鍵元件的有源配電網系統整體仿真速度。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種參數解耦的多逆變器仿真建模方法，包括如下步驟：

針對多逆變器系統，通過將恒導納開關模型中歷史電流源系數定義為待定系數，建立參數化離散開關模型，同時確定參數化恒導納開關中的逆變器參數β_ON和α_OFF；

基于狀態空間相關原理，建立參數化離散開關模型的狀態空間表達式；

根據狀態空間表達式，計算狀態矩陣的譜半徑，并構造譜半徑關于逆變器參數α_ON和β_OFF的關系，根據譜半徑-穩定性原理確定系統穩定域，通過譜半徑大小比較逆變器采用不同參數情況下的暫態收斂速度；

將狀態矩陣按編號分塊，根據分塊矩陣的對角占優相關原理，對多逆變器系統進行參數解耦，計算系統耦合程度關于參數的表達式；

以暫態收斂速度、波動大小、系統耦合程度的加權平均為綜合指標進行尋優，獲得逆變器最優運行狀態所對應的參數α_ON和β_OFF。

進一步的，所述建立參數化離散開關模型，具體包括：