【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体涉及一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法。
技术介绍
1、积极发展以风能、光伏为代表的新能源，加快能源体系绿色低碳转型，是人类应对能源危机、环境污染和加强能源安全的一致选择。并网变流器作为新能源发电单元与电网的接口装置，得到了广泛的应用。
2、并网变流系统由主电路部分和控制环节组成，二者共同决定了系统的稳定性。系统受到扰动时恢复稳定状态的能力取决于系统的动态性能，而系统的动态性能与控制器参数密切相关。动态响应过于缓慢会导致恢复时间变长，难以满足并网变流器对高性能控制以及系统故障穿越的要求。所以，需合理设计控制参数，在满足环路动态性能基础上平衡其余方面的要求。
3、现有文献提出的控制参数设计方法通常根据设计目标(如准确性、稳定性等)或动态性能(如上升时间、调节时间等)设计控制器参数。在建立阻抗模型或状态状态空间模型等模型后，通过阶跃响应、bode图、根轨迹或仿真实验对控制参数进行验证，并进一步地根据pm、gm、短路比、稳态误差等指标进行调整。部分现有技术利用所构建的级联阻抗模型，通过bode图得到不同pm约束条件下锁相环带宽的取值范围。另外现有技术中还包括建立额定工况下的并网系统的阻抗模型，基于奈奎斯特定理刻画了以pll、电流环截止频率为变量的参数可行域，并进一步以相位裕度及幅值裕度作为设计性能指标，根据图示法得到满足设计指标的参数取值区域。
4、目前控制参数多在某一固定工况下设计，重点关注该固定工况下的控制环路的动态性能与系统稳定性，忽略了控制参数对变流器
5、此外，为了使系统具有一定的稳定裕度，通常对幅值裕度(gain margin，gm)和相位裕度(phase margin，pm)进行设计，划分了nyquist曲线禁止区域，禁区划分准则包括：middlebrook准则、gmpm准则、opposing argument准则、能源系统分析(energy systemsanalysis consortium，esac)准则等。一方面基于gm、pm的参数设计，虽然保证系统具有足够的稳定裕度，但以牺牲锁相环动态性能为代价。另一方面，稳定裕度只对最小相位系统有效，对于非最小相位系统，稳定裕度则不再具有指导意义。并且经典控制理论中的幅值裕度、相位裕度在电力电子领域的实际应用中没有明确的物理意义，稳定裕度与系统稳定性的定量关系依赖于仿真或者实验，缺少量化表征的方法，直接给出一个系统的稳定裕度难以判断出其稳定性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，用以至少解决现有技术中控制参数设计多在某一固定工况下设计，忽略了控制参数对变流器功率传输性能影响的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，包括以下步骤：
4、s1.基于负荷载重情况将工况分类，划分工作区间，并根据不同工况区间对系统动态性能的实际需求分别对电流环和锁相环的比例/积分参数进行参数设计；
5、s2.建立变系数等效siso模型，并根据变系数等效siso模型得到复空间矢量开环传递函数gs(s)；
6、s3.刻画控制参数可行域；确定锁相环参数fcpll与电流环参数fci分析范围和分析精度，对锁相环参数fcpll与电流环参数fci取值进行调整，根据复空间矢量开环传递函数gs(s)和稳定性准则来对每次调整参数后的系统稳定性进行判断，进而通过数值模拟得到控制参数可行域；
7、s4.刻画不同锁相环参数fcpll下的稳定运行域；在控制参数可行域中得到给定fci所对应的fcpll的最大值，降低fcpll取值，并针对当前fcpll取值刻画稳定运行域，针对不同的工作区间分别判断是否满足边界裕量，若不满足则进一步降低fcpll取值并刻画对应的稳定运行域，直至满足边界裕量为止，若满足则进行s5；
8、s5.确定锁相环参数；将满足边界裕量对应的fcpll取值作为锁相环参数，完成并网变流系统控制参数设计。
9、优选的，s1的具体内容包括：
10、基于负荷载重情况将工况分类为轻载、中载、重载和过载四类。
11、优选的，s2的具体内容包括：
12、s21.其中两个输入量分别为同步参考系下pcc点电压扰动量和“*”表示共轭，输出量为电流小扰动量
13、s22.对所述diso模型进行简化，根据电路拓扑关系，将所述diso模型中的两个输入量等效变换为电流小扰动量，获得等效变换后的diso模型；
14、s23.消除所述电流小扰动量的共轭部分，结合等效变换后的diso模型中输入输出的关系将等效变换后的diso模型转换为单输入单输出模型，并进一步得到系统的开环传递函数。
15、优选的，s21的具体内容包括：
16、s211.根据锁相环动态调节过程中锁相环中的线性化关系，将锁相环输出位置角θp所在的dq坐标系为控制参考系，pcc电压的实际位置角θs所在的dq坐标系为同步参考系，获取θp与θs之间存在的偏差角δθ：
17、
18、其中，gp(s)＝fpll(s)/(s+ut0fpll(s))，fpll(s)＝kpp+kip/s为锁相环pi控制器，kpp和kip分别为锁相环比例系数和积分系数，ut0为pcc点电压稳态值；
19、s212.分别在电流控制电路的两个参考系中获取电压小扰动量与电流小扰动量之间的关系，根据控制参考系和同步参考系之间的转换关系，获取同步参考系下电流控制电路中电压小扰动量δes与电流小扰动量之间的关系：
20、
21、其中，gde(s)为数字控制系统引入的时间延迟，gc(s)为电流环pi控制器，电流参考值扰动量δidqr，il0为电流稳态值，e0为变流器输出电压稳态值。
22、s213.获取同步参考系下功率电路中电压小扰动量δes和分别与电流小扰动量之间的关系，结合s212所得到的关系，获取电流小扰动量的表达式为：
23、
24、
25、s214.结合偏差角δθ表达式，消除电流小扰动量中的偏差角δθ，令电流参考值扰动量δidqr＝0，获得双输入单输出diso模型为：
26、
27、
28、优选的，s212中的具体内容包括：
29、在电流控制电路的两个参考系中电压小扰动量与电流小扰动量之间的关系为：
30、
31、控制参考系和同步参考系之间的转换关系为：
32、δxc＝δxs-jx0δθ本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S1的具体内容包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S2的具体内容包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S21的具体内容包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S212中的具体内容包括：
6.根据权利要求3所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S22的具体内容包括：
7.根据权利要求3所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S23的具体内容包括：
8.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，S3的具体内容包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控
...【技术特征摘要】
1.一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，s1的具体内容包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，s2的具体内容包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其特征在于，s21的具体内容包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于稳定运行域的并网变流器控制参数设计方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇婷，肖凡，涂春鸣，谢伟杰，郭祺，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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