基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法，根据电压源型变流器系统中元件的对称特性选择稳定分析的分区点；通过分别向系统中注入扰动电压，获取不同频率的扰动电压下每个分区点的输入阻抗和输出阻抗；进一步判断子系统中是否包含右半平面的极点，计算得出系统不同分区点的相角裕度，并分析参数变化时不同分区点稳定裕度的变化趋势；根据系统稳定裕度要求以及参数对不同分区点稳定裕度的影响，确定出控制环路带宽的最优解。本发明专利技术相较现有的基于多输入多输出导纳矩阵模型具有更强的通用性和普适性，因考虑了控制环路带宽对不同分区点系统稳定裕度的影响，较现有的基于单一分区点方法而言，可以更高效更准确地保障系统的安全稳定。更高效更准确地保障系统的安全稳定。更高效更准确地保障系统的安全稳定。

【技术实现步骤摘要】
基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法


[0001]本专利技术涉及变流器系统参数设计领域，尤其涉及一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法。

技术介绍

[0002]随着新能源的大规模开发利用以及电网容量的不断提高，含电压源型变流器的系统得到广泛应用。但是系统的参数设计不合理，可能会导致系统中变流器间以及系统与电网的参数不匹配。这种参数的不匹配可能会影响电能质量,甚至大电网的安全稳定运行,造成设备损坏或停电等事故，从而引发巨大的经济损失。
[0003]目前已有很多文献针对上述稳定性问题提出不同的研究策略。但基于广义Nyquist分析的系统多输入多输出导纳矩阵不能根据稳定裕度精准设计。且导纳矩阵各元素需在理想交直流电网下获得。若交直流电网中含阻抗，则导纳矩阵各元素无法通过测量直接获得。基于分区点的系统阻抗可以通过端口特性测量拟合获得。但现有文献大多通过建立单一分区点的系统阻抗。基于Nyquist判据或Bode图分析参数对系统稳定性的影响趋势。然而不同分区点的阻抗和稳定裕度不同。基于单一分区点的阻抗设计出的参数具有一定局限性。因此，基于现有的模型设计的参数可能无法保障系统在实际工程中安全稳定运行。
[0004]因此，亟需一种能准确分析系统稳定性以及参数设计但可以适应各种交直流电网的分析和设计方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法，较现有的基于单一分区点确定控制环路带宽而言，其确定的控制环路带宽可以更高效更准确地保障系统的安全稳定。
[0006]一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法，包括步骤：
[0007]S1.根据含电压源型变流器的系统中元件的对称特性选取分区点；
[0008]S2.采用注入扰动电压的方法，获取不同频率的扰动电压下每个分区点的输入阻抗和输出阻抗；并将扰动电压的频率和每个分区点的输入阻抗、输出阻抗拟合，得到不同分区点阻抗的拟合伯德图；
[0009]S3.根据每个分区点阻抗的相位变化判断系统是否为最小相位系统；若是，则进行步骤S4；若否，则重新确定含电压源型变流器系统的控制参数，使系统满足最小相位的要求；
[0010]S4.计算出系统每个分区点的稳定裕度，不断改变含电压源型变流器的系统的控制环路带宽，观察每个分区点稳定裕度的变化，并将不同控制环路带宽所对应的每个分区点稳定裕度拟合，得到控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图；
[0011]S5.根据控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图分析得到不同分区点
稳定裕度最大值对应的控制环路带宽，再结合实际工程中稳定裕度以及系统响应时间的要求，确定可以保障变流器安全稳定运行的控制环路带宽阈值区间，以阈值区间中随控制带宽变化较大的分区点稳定裕度为参考，取阈值区间中该分区点的最大稳定裕度对应的控制环路带宽值，获得含电压源型变流器系统控制环路带宽的最优解。
[0012]进一步，所述步骤S1具体包括：对于含电压源型变流器的系统的分区点选择，系统中各设备若为不对称元件，则需在元件两侧各取至少一个分区点。
[0013]进一步，所述步骤S3，判断系统是否为最小相位系统的方法为：
[0014]判断分区点的输入输出阻抗相位变化是否超过180
°
，若是，子系统中存在右半平面的极点，系统不是最小相位系统；若否，则是最小相位系统。
[0015]进一步，所述步骤S4，计算系统不同分区点的稳定裕度，计算公式如下：
[0016][0017]其中，是分区点k的稳定裕度；H
k
(s
i
)是分区点k在扰动电压的频率为i下的输入阻抗和输出阻抗比；为向量H
k
(s
i
)的相位角。
[0018]本专利技术有以下有益效果：
[0019]1.本专利技术相较于现有的基于多输入多输出导纳矩阵模型，控制环路带宽因可以通过端口特性测量获得且可以根据稳定裕度要求精准确定，具有更强的通用性和普适性；
[0020]2.较现有的基于单一分区点确定控制环路带宽，因控制环路带宽对不同分区点的稳定裕度影响可能不同，可能造成其他分区点的相角裕度过小，故考虑了对不同分区点系统稳定裕度的影响，其确定的控制环路带宽可以更高效更准确地保障系统的安全稳定。
附图说明
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0022]图1为一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法流程图；
[0023]图2为实施例所述的高压直流输电系统的拓扑结构示意图；
[0024]图3为实施例所述的系统不同分区点阻抗测量选择的说明图；
[0025]图4为实施例所述的系统不同分区点阻抗的拟合伯德图；
[0026]图5为实施例所述的系统分区点B阻抗中含右边平面极点的伯德图；
[0027]图6为实施例所述的系统不同分区点稳定裕度随变流器参数带宽变化的曲线图；
[0028]图7为基于单一分区点和不同分区点确定控制环路带宽的系统波形示意图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法，包括步骤：
[0030]S1.根据含电压源型变流器的系统中元件的对称特性选取分区点；
[0031]S2.采用注入扰动电压的方法，获取不同频率的扰动电压下每个分区点的输入阻抗和输出阻抗；并将扰动电压的频率和每个分区点的输入阻抗、输出阻抗拟合，得到不同分区点阻抗的拟合伯德图；
[0032]S3.根据每个分区点阻抗的相位变化判断系统是否为最小相位系统；若是，则进行
步骤S4；所否，则重新确定含电压源型变流器系统的控制参数，使系统满足最小相位的要求；
[0033]S4.计算出系统每个分区点的稳定裕度，不断改变含电压源型变流器的系统的控制环路带宽，观察每个分区点稳定裕度的变化，并将不同控制环路带宽所对应的每个分区点稳定裕度拟合，得到控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图；
[0034]S5.根据控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图分析得到不同分区点稳定裕度最大值对应的控制环路带宽，再结合实际工程中稳定裕度以及系统响应时间的要求，确定可以保障变流器安全稳定运行的控制环路带宽阈值区间，以阈值区间中随控制带宽变化较大的分区点稳定裕度为参考，取阈值区间中该分区点的最大稳定裕度对应的控制环路带宽值，获得含电压源型变流器系统控制环路带宽的最优解。
[0035]本实施例中，所述步骤S1，选取分区点的方法为：对于含电压源型变流器的系统的分区点选择，系统中各设备若为不对称元件，则需在元件两侧各取至少一个分区点。图2为本实施例采用的高压直流输电系统的拓扑结构示意图，系统的稳定裕度之所以与分区点的选择有关，主要在于系统中包含不对称器件变流器。针对两端高压直流输电系统，系统中包含直流电网对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不同分区点阻抗确定变流器系统控制环路带宽的方法，其特征在于：包括步骤：S1.根据含电压源型变流器的系统中元件的对称特性选取分区点；S2.采用注入扰动电压的方法，获取不同频率的扰动电压下每个分区点的输入阻抗和输出阻抗；并将扰动电压的频率和每个分区点的输入阻抗、输出阻抗拟合，得到不同分区点阻抗的拟合伯德图；S3.根据每个分区点阻抗的相位变化判断系统是否为最小相位系统；若是，则进行步骤S4；若否，则重新确定含电压源型变流器系统的控制参数，使系统满足最小相位的要求；S4.计算出系统每个分区点的稳定裕度，不断改变含电压源型变流器的系统的控制环路带宽，观察每个分区点稳定裕度的变化，并将不同控制环路带宽所对应的每个分区点稳定裕度拟合，得到控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图；S5.根据控制环路带宽与系统不同分区点稳定裕度的关系图分析得到不同分区点稳定裕度最大值对应的控制环路带宽，再结合实际工程中稳定裕度以及系统响应时间的要求，确定可以保障变流器安全稳定运行的控制环路带宽阈值区间，以阈值区间中随控制带宽变化较大的分区点稳定裕度为参考，取阈值区间中该分区点的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜雄，谭尚宁，周波，王同勋，王傲玉，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：