[發明專利]一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算方法及終端

在審

• 申請號: 202210932391.5
• 申請日: 2022-08-04
• 公開（公告）號: CN116111575A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 薛靜瑋;林毅;葉榮;吳威;魏鑫;林威;唐雨晨;黎萌;朱睿;薛安成
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司經濟技術研究院;國網福建省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;G06F17/11
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 張明

本發明公開了一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算方法及終端，首先建立了包含鎖相環、電流環、電壓環的直驅風機的第一狀態空間模型；然后利用物理降階法，獲得了限幅環節持續飽和后的通過降階的第二狀態空間模型；最后通過特征根分析法，基于第二狀態空間模型確定限幅環節引起的直驅風機次/超同步振蕩頻率。因此能夠針對受到大擾動后限幅持續飽和的直驅風機次/超同步振蕩現象，利用物理降階的直驅風機狀態空間模型進行振蕩頻率的確定，從而準確計算因大擾動導致限幅飽和后產生次/超同步振蕩的頻率。

技術領域

本發明涉及電力系統穩定運行分析技術領域，特別涉及一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算方法及終端。

背景技術

隨著源-網-荷側電力電子裝置的應用多樣化，現代電力系統的運行方式和動態特性發生了明顯變化，正在向著高比例新能源發電和高比例電力電子設備的“雙高”系統的方向發展。然而“雙高”系統的穩定性問題不容忽視，特別地，由電力電子換流器引發的次/超同步振蕩問題引起了學者的廣泛關注。

根據電力電子裝置參與的次/超同步振蕩的數學機理，可將其分為負阻尼振蕩、強迫振蕩和切換型振蕩。現有研究大多關注小干擾下的負阻尼振蕩，即當參數變化時會導致相應次/超同步振蕩模式阻尼變負，引起單一頻率發散的局部振蕩。但是非線性切換環節引發/參與振蕩的發生概率并不小，而對非線性切換環節引發/參與振蕩的研究相對較少。

目前，非線性切換環節參與/引發振蕩的研究主要有兩個方面，一是計及限幅等非線性切換環節的振蕩近似分析方法，二是限幅等非線性切換環節造成系統振蕩失穩的機理。

在計及限幅等非線性切換環節的振蕩近似分析方法方面，現有文獻主要采用描述函數法分析換流器控制中的非線性環節對振蕩動態的影響，其基本思想是將非線性作用利用基波響應代替，從而在頻域內近似為線性系統，在時域內近似為光滑系統。

在限幅等非線性切換環節造成系統振蕩和失穩的機理研究方面，一是考慮限幅/切換作用導致系統失去平衡點，從而導致小擾動失穩或者暫態失穩。二是直接分析限幅導致的切換型振蕩。

另一方面，如果在振蕩過程中某些非線性條件起作用使得系統限制在某一流形上時(如限幅持續飽和等)，可按照微分動力學理論，在降維的流形的數學模型獲得該振蕩分析。然而，降維后的模型僅在數學上有意義，在物理上沒有對應的系統。因此，上述研究均對已出現切換型振蕩的系統進行分析，并未考慮穩定系統在受到干擾后因非線性環節作用而引起的系統動態行為的變化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算方法及終端，能夠在穩定系統受到干擾后，對切換型振蕩進行振蕩頻率計算。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算方法，包括步驟：

結合直驅風機內部的鎖相環、電流環以及電壓環對應的狀態變量，建立直驅風機的第一多階狀態空間模型；

通過限幅飽和對所述第一多階狀態空間模型進行物理降階，得到第二多階狀態空間模型；

使用特征根分析法求解所述第二多階狀態空間模型，計算得到限幅環節引起的直驅風機次同步振蕩頻率或超同步振蕩頻率。

為了解決上述技術問題，本發明采用的另一種技術方案為：

一種物理降階的直驅風機同步振蕩頻率計算終端，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序時實現以下步驟：

結合直驅風機內部的鎖相環、電流環以及電壓環對應的狀態變量，建立直驅風機的第一多階狀態空間模型；

通過限幅飽和對所述第一多階狀態空間模型進行物理降階，得到第二多階狀態空間模型；