【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新型电力电子化电网控制，尤其指一种不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法。
技术介绍
1、随着高比例新能源经电力电子逆变器接入电网，大量逆变器的并网运行深刻改变了系统动态特性，逆变器与电网之间的交互振荡问题日益突出，给系统的安全稳定带来了严峻挑战。为有效降低潜在的振荡失稳风险，提升新能源逆变器接入系统的稳定性，亟需对逆变器并网系统进行全面而可靠的建模和稳定性分析。然而，现有研究主要关注三相平衡工况下逆变器的建模和稳定性分析，对不平衡工况下逆变器的建模工作尚处于起步阶段。实际电网中，由于负荷的随机波动，经常出现不对称的情况，导致并网逆变器多处于三相不平衡的运行状态，三相平衡工况下建立的阻抗/导纳模型不再适用。此外，现有研究在建模过程中常常忽略逆变器内部存在的频率耦合效应，导致建立的模型准确性和可靠性不高，进而影响后续稳定性分析结果的准确性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，通过考虑逆变器频率耦合效应和电网三相不平衡因素，采用谐波线性化方法对逆变器阻抗进行精准建模，以提高逆变器并网系统稳定性分析的可靠性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方法：一种不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，包括：
3、步骤s1，考虑逆变器频率耦合效应和电网三相不平衡因素，采用谐波线性化方法对逆变器主电路和控制电路分别进行建模，确定逆变器阻抗表达式；
4、步骤s2，将逆变器阻抗和电网
5、步骤s3，采用阻抗分析法对逆变器并网系统的稳定性进行分析。
6、进一步的，所述逆变器为构网型下垂控制并网逆变器。
7、再进一步的，步骤s1，考虑逆变器频率耦合效应和电网三相不平衡因素，采用谐波线性化方法对构网型下垂控制并网逆变器的主电路、功率环、下垂控制环节、电压电流双环以及调制环节分别进行建模，具体如下：
8、1）主电路建模：确定逆变器主电路方程的频域表达式；逆变器工作在不平衡工况时，在pcc点加入正序电压扰动，确定此时pcc点电压和电流的时域表达式，并将该表达式由时域再变换到频域；
9、2）功率环建模：忽略小信号二次项，结合频域中的pcc点电压和电流，确定逆变器输出有功功率和无功功率的频域表达式；
10、3）下垂控制环节建模：将频域中的输出有功功率代入有功环路输出相角方程中，构建输出相角以及输出相角扰动量的频域表达式；同时，将频域中的输出有功功率代入下垂控制输出参考电压的表达式中，得到下垂控制输出参考电压的频域表达式，再进行park变换得到电压外环d轴、q轴参考电压的频域表达式；根据输出相角扰动量的频域表达式并结合并网电压、并网电流的小信号表达式，推导得到dq坐标系下并网电压、并网电流的频域表达式；
11、4）电压电流双环建模：根据电压环电路方程确定d轴、q轴参考电流的频域表达式；根据电流环电路方程确定逆变器同步旋转坐标系下调制信号的频域表达式；
12、5）调节环节建模：对逆变器的调制信号进行park逆变换，得到逆变器在正序扰动频率和负序耦合频率下的调制信号的频域表达式；
13、步骤s1，确定逆变器阻抗表达式时：将逆变器桥臂中点电压的频域表达式代入主电路方程的频域表达式后，再联合桥臂中点电压在频域中的表达式、逆变器主电路方程的频域表达式以及pcc点电压和电流的频域表达式，得到逆变器耦合阻抗矩阵的表达式。
14、更进一步的，步骤s2中，将逆变器阻抗和电网侧总阻抗转换成单输入单输出阻抗形式时：
15、先确定在不平衡工况下电网阻抗矩阵和负荷阻抗矩阵的表达式，如下：
16、（1）
17、则电网侧总阻抗矩阵表示为：
18、（2）
19、式中，；下标为时表示电网，为时表示负荷；为电网阻抗矩阵；为负荷阻抗矩阵；为电网侧总阻抗矩阵；为电网或负荷阻抗矩阵相应元素；为电网或负荷abc三相阻抗；为电网侧总阻抗矩阵元素；
20、再确定逆变器阻抗和电网侧总阻抗的单输入单输出阻抗的表达式，如下：
21、（3）
22、（4）
23、（5）
24、（6）
25、式中，分别为逆变器等效正、负序阻抗；和分别为电网侧等效正、负序阻抗；和为逆变器耦合阻抗矩阵相应元素；为正序扰动电压的幅值；为正序扰动电流响应的幅值；为电网参考电压；为电网参考电流。
26、优选的，步骤s3，采用阻抗分析法对逆变器并网系统的稳定性进行分析时：
27、构建奈奎斯特稳定性判据，将正序阻抗比和负序阻抗比作为判断系统稳定性的判据，所述正序阻抗比和负序阻抗比的计算公式如下：
28、（7）
29、（8）
30、根据正序阻抗比和负序阻抗比的nyquist图像来判断系统稳定性；若、的nyquist曲线均不包围（-1，0）点，则确定系统稳定；若、的nyquist曲线包围有一个不包围或两个均不包围（-1，0）点，则确定系统不稳定。
31、本专利技术提供的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，在充分考虑逆变器频率耦合效应和三相不平衡因素的情况下，采用谐波线性化方法对逆变器的主电路和控制电路分别进行建模，可使逆变器交流变量由时域变换到频域，并通过频域卷积定理求解出变量乘积项的频域表达式，再依据描述函数法忽略其他高次小信号项，有效的处理好逆变器的非线性变量，从而得到准确性高的逆变器阻抗表达式，本专利技术再将逆变器阻抗和电网侧总阻抗转换成单输入单输出阻抗的形式，并提出奈奎斯特稳定性判据，以实现对逆变器并网系统的稳定性分析。本专利技术不仅弥补了不平衡工况下逆变器阻抗精确建模方法的空白，有效提高了逆变器并网系统稳定性分析的可靠性，还可减少稳定性分析过程中复杂的矩阵运算，简化计算量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：所述逆变器为构网型下垂控制并网逆变器。
3.根据权利要求2所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：步骤S2中，将逆变器阻抗和电网侧总阻抗分别转换成单输入单输出阻抗形式时：
5.根据权利要求4所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：步骤S3，采用阻抗分析法对逆变器并网系统的稳定性进行分析时：
【技术特征摘要】
1.一种不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：所述逆变器为构网型下垂控制并网逆变器。
3.根据权利要求2所述的不平衡工况下逆变器并网系统稳定性分析方法，其特征在于：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱利鹏，曾强，帅智康，李杨，赵峰，吴向阳，雷懿，李佳勇，张聪，彭也伦，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。