【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及构网型并网变流器小信号稳定性分析，尤其是涉及一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法。
技术介绍
1、现有技术中，随着新型电力系统建设进程的加快，新能源发电渗透率不断增加，新型电力系统高比例电力电子变流器、高比例新能源接入的“双高”特性愈加突出，导致电网呈现低惯量、低阻尼、弱电压支撑等显著特征，给电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。因此，具有电压和频率主动支撑能力的构网型变流器得到广泛关注。
2、构网型变流器不仅可为电网提供电压和频率支撑，还可模拟同步发电机的惯量和阻尼特性，与储能电池一起为电网提供惯量和阻尼支撑。构网型变流器对外等效为电压源，因此，其在弱电网下具有较好的小信号稳定性。然而，以下垂控制、虚拟同步机为代表的常规构网型变流器的过流能力有限，在大信号扰动下，其暂态稳定性面临严峻的挑战。为提高构网型变流器的暂态稳定性，2021年有学者提出了结合跟网型控制和构网型控制优势的基于混合同步控制的构网型变流器，通过将跟网型控制中的同步控制单元锁相环(phaselocked loop,pll)引入到构网型控制的功率同步环路中，来等效降低功率给定或增加阻尼，在保留构网型变流器优势的同时，提高其暂态稳定性。
3、针对基于混合同步控制的构网型变流器，现有研究中指出了其暂态稳定性优势，但对其小信号稳定性的认识尚不充分。因pll是引起跟网型变流器在弱电网下小信号稳定性问题的直接原因之一，因此，研究pll加入下构网型变流器与电网交互的小信号稳定性具有重要意义。针对基于混合同步控制的构网型变流器的小信号
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，可以较为准确的对小信号的稳定性进行分析，可以有效应用于新能源发电并网系统的小信号稳定性研究中。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，包括以下步骤：
3、s1、在变流器输出电压v中注入频率为fp的abc三相正序小信号电压扰动，并根据傅里叶变换，将变流器输出电压v和输出电流i的时域表达式转换为频域表达式；
4、s2、将混合同步控制环的输出相角代入park变换，并将park变换线性化，根据傅里叶变换，将park变换公式中三角函数的时域表达式转换为频域表达式；
5、s3、对变流器三相输出电压和输出电流进行采样和park变换，基于卷积定理，得到变流器输出电压和输出电流的d轴和q轴分量的频域表达式；
6、s4、基于变流器三相输出电压和输出电流的频域表达式，计算得到变流器控制环路中有功功率和无功功率的频域表达式；
7、s5、将变流器无功功率的频域表达式代入到无功电压环中，得到无功电压环输出电压的频域表达式；
8、s6、将变流器有功功率和输出电压q轴分量的频域表达式代入到混合同步控制环中，得到混合同步控制环输出相角及其三角函数的频域表达式；
9、s7、将无功电压环输出电压的频域表达式、变流器输出电压和输出电流的d轴和q轴分量的频域表达式代入到变流器虚拟阻抗、电压和电流双闭环控制结构中，得到变流器d轴和q轴调制电压的频域表达式；
10、s8、将变流器d轴和q轴调制电压的频域表达式、混合同步控制环输出相角三角函数的频域表达式代入到park-1变换公式，得到变流器a相调制电压在正序电压扰动频率fp处的频域表达式；
11、s9、用延迟函数对pwm调制和三相逆变桥进行数学建模，将变流器a相调制电压在正序电压扰动频率fp处的频域表达式与该延迟函数相乘，得到逆变桥输出的a相电压在正序电压扰动频率fp处的频域表达式；
12、s10、将逆变桥输出的a相电压在正序电压扰动频率fp处的频域表达式代入主电路方程，计算频率fp处正序电压扰动和正序电流响应之间的比值，得到变流器正序阻抗的表达式；
13、s11、根据变流器正序阻抗和负序阻抗之间的关系，将正序阻抗中的虚数单位j替换成-j，得到变流器负序阻抗的表达式。
14、优选的，s1中，在变流器输出电压v中注入abc三相正序小信号电压扰动vpa(t)、vpb(t)和vpc(t)：
15、
16、其中，vp、fp和分别代表正序电压扰动的幅值、频率和相位；
17、叠加正序小信号电压扰动后，变流器的a相输出电压表示为：
18、
19、式中，v1和f1分别代表输出电压基波分量的幅值和频率，且vp远小于v1；
20、因在基波电压和扰动电压作用下，变流器的输出电流响应将以基波电流和扰动电流响应为主，以a相为例，变流器的输出电流表示为：
21、
22、式中，i1和为变流器在f1处输出电流的幅值和相位；ip和代表正序电压扰动在fp处引起的正序电流响应的幅值和相位；
23、将a相输出电压和输出电流的时域表达式转换为频域表达式，可得va(t)和ia(t)的频域表达式va[f]和ia[f]分别为：
24、
25、其中，v1＝v1/2，f代表频率；
26、同理，变流器b相和c相输出电压vb[f]和vc[f]，以及b相和c相输出电流ib[f]和ic[f]的频域表达式为：
27、
28、式中，j代表虚数符号。
29、优选的，s2中，已知park变换公式t(θ)和park-1变换公式t-1(θ)为：
30、
31、式中，θ为park和park-1变换的角度；
32、基于混合同步控制环的构网型变流器park和park-1变换的角度来源于混合同步控制环的输出θv；将正序电压扰动引起的混合同步控制环相位响应表示为δθv，则θv＝θ1+δθv；其中，θ1表示基波电压引起的相位响应，表示变流器的功角，s为拉普拉斯算子，且s＝j2πf，将θv＝θ1+δθv代入到式(6)将park变换转换为：
33、
34、遵循线性化法则，式(7)中cos(δθv)≈1，sin(δθv)≈δθv；
35、根据傅里叶变换，将t(θ1)中的三角函数的时域表达式转换为频域，得：
36、
37、优选的，s3中，对式(4)和式(5)进行采样，并代入到式(7)，根据卷积定理，得：
38、
39、式中，ω1为基波角频率，ω1＝2πf1；vd1[f]和vq1[f本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S1中，在变流器输出电压v中注入abc三相正序小信号电压扰动vpa(t)、vpb(t)和vpc(t)：
3.根据权利要求2所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S2中，已知Park变换公式T(θ)和Park-1变换公式T-1(θ)为：
4.根据权利要求3所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S3中，对式(4)和式(5)进行采样，并代入到式(7)，根据卷积定理，得：
5.根据权利要求4所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S5中，将式(11)所示的变流器无功输出功率的频域表达式Qe[f]代入到无功电压环中，得到的无功电压环输出电压Ev的频域表达式为：
6.根据权利要求5所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S6中，根据构网型变流器的混合同步控制环结构，
7.根据权利要求6所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S7中，根据构网型变流器的电压电流双闭环控制结构，得d轴和q轴调制电压的频域表达式为：
8.根据权利要求7所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S8中，根据卷积定理，得A相调制电压vma在频率±fp处的频域表达式Vma[f]为：
9.根据权利要求8所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S10中，基于式(27)，将式(28)代入式(23)得：
10.根据权利要求9所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：S11中，根据变流器正序阻抗和负序阻抗之间的关系，将式(30)所示的正序阻抗中的虚数单位j替换成-j，得到变流器负序阻抗Zn(s)的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：s1中，在变流器输出电压v中注入abc三相正序小信号电压扰动vpa(t)、vpb(t)和vpc(t)：
3.根据权利要求2所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：s2中，已知park变换公式t(θ)和park-1变换公式t-1(θ)为：
4.根据权利要求3所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：s3中，对式(4)和式(5)进行采样，并代入到式(7)，根据卷积定理，得：
5.根据权利要求4所述的一种基于混合同步控制的构网型变流器阻抗建模方法，其特征在于：s5中，将式(11)所示的变流器无功输出功率的频域表达式qe[f]代入到无功电压环中，得到的无功电压环输出电压ev的频域表达式为：
6.根据权利要求5所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯春贤，于彦雪，时珉，胡鹏飞，王一峰，王文学，尹瑞，冯慧波，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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