[發明專利]三相LCL型并網逆變器阻抗建模方法及裝置

在審

• 申請號: 202310409247.8
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116388175A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 王賓
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本申請公開了一種三相LCL型并網逆變器阻抗建模方法及裝置，其中，方法包括：基于基頻負序電壓影響，計算鎖相環輸出相角頻域的表達式和dq變換矩陣；根據鎖相環輸出相角頻域的表達式和dq變換矩陣計算考慮頻率耦合的并網逆變器調制信號頻域表達式；基于并網逆變器調制信號頻域表達式，根據主電路拓撲圖計算并網逆變器阻抗解析式，以得到三相LCL型并網逆變器阻抗建模結果。由此，解決了相關技術中，受到基頻負序電壓的影響，逆變器并網系統產生多個頻率的諧波相互耦合的現象，從而影響新能源發電并網運行系統的穩定性分析結果的技術問題。

技術領域

本申請涉及可再生能源發電系統技術領域，特別涉及一種三相LCL型并網逆變器阻抗建模方法及裝置。

背景技術

目前，隨著環境問題的日益凸顯與化石能源的逐漸枯竭，新能源發電受到越來越多的關注。并網逆變器作為新能源設備輸出功率的主要端口，在電網中得到了大規模應用。基于電力電子技術的并網逆變器大量接入，導致新能源設備與電網的互聯系統存在振蕩失穩風險，振蕩現象會導致系統對新能源消納能力下降甚至局部電網崩潰，其產生原因是并網逆變器與電網所構成的互聯系統穩定裕度不足。因此，需要對新能源發電并網運行系統進行穩定性分析，以確保互聯系統具有足夠的穩定裕度。

阻抗分析法是一種有效的互聯系統穩定性分析方法，通過判斷并網逆變器阻抗與電網阻抗的比值是否滿足奈奎斯特穩定性判據分析系統的穩定性。目前，阻抗分析法已廣泛應用于各類新能源發電設備接入后系統的穩定性分析，而準確獲取并網逆變器的阻抗特性是穩定性分析過程中的重要環節。

相關技術中，新能源發電設備并網運行出現的振蕩現象具有頻率耦合特性，表現為多振蕩頻率點并存、并相互耦合，三相不平衡時，受到基頻負序電壓的影響，逆變器并網系統產生多個頻率的諧波相互耦合的現象，因此亟需對三相電網電壓不平衡條件下的逆變器的輸出阻抗進行精確建模。

發明內容

本申請提供一種三相LCL型并網逆變器阻抗建模方法及裝置，以解決相關技術中，受到基頻負序電壓的影響，逆變器并網系統產生多個頻率的諧波相互耦合的現象，從而影響新能源發電并網運行系統的穩定性分析結果的技術問題。

本申請第一方面實施例提供一種三相LCL型并網逆變器阻抗建模方法，應用于不平衡工況，其中，所述方法包括以下步驟：基于基頻負序電壓影響，計算鎖相環輸出相角頻域的表達式和dq變換矩陣；根據所述鎖相環輸出相角頻域的表達式和所述dq變換矩陣計算考慮頻率耦合的并網逆變器調制信號頻域表達式；以及基于所述并網逆變器調制信號頻域表達式，根據主電路拓撲圖計算并網逆變器阻抗解析式，以得到三相LCL型并網逆變器阻抗建模結果。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述根據所述鎖相環輸出相角頻域的表達式和所述dq變換矩陣計算考慮頻率耦合的并網逆變器調制信號頻域表達式，包括：根據所述鎖相環輸出相角頻域的表達式計算所述dq變換矩陣的坐標變換矩陣中各個元素的值；根據所述坐標變換矩陣中各個元素的值計算三相并網電流在dq軸頻域表達式，并根據電流環控制框圖得到dq軸輸出電壓參考值在頻域中的表達式，以得到所述并網逆變器調制信號頻域表達式。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述鎖相環輸出相角在頻域的表達式為：

其中，Δθ為相角擾動，j為虛數單位，f₁為基頻頻率，f_s為正序擾動頻率，f_c為頻率為f_s-2f₁的負序擾動，為正序擾動電壓，為負序擾動電壓，F(s)為諧波電壓到Δθ之間的傳遞函數，H_PLL(s)為鎖相環的傳遞函數，為并網點基頻負序電壓，為的共軛。

可選地，在本申請的一個實施例中，所述主電路方程為：