[发明专利]一种应用于含并网逆变器并联谐振现象的节点导纳矩阵特征值分析法

说明书

技术领域

本发明涉及含有逆变器并网的谐振分析与检测领域。

背景技术

多逆变器并网的谐振分析与检测是微电网和主动配电网中重要问题之一，在一定程度 上决定了微电网和主动配电网的稳定性能。基于频谱分析理论的谐振分析方法已经十分成 熟，广泛应用于电路、传统配电网等的谐振分析中，该方法在实际应用中却存在无法给出 谐振发生的位置及激励因素等深层次原因问题；然而，节点导纳矩阵分析法可以通过对系 统的网络模型的导纳矩阵进行分析，得到这些信息，因而采用矩阵特征值分析方法对于抑 制谐振的产生效果更好。

矩阵特征值分析法是对含多逆变器并网的系统，对等效拓扑进行节点导纳矩阵分析， 通过对导纳矩阵进行特征值分解得到特征值及左右特征向量，进而定义模态电压、电流向 量，求取模态导纳对于频率的比例关系，得到模态谐振，后通过分析左特征向量矩阵与模 态电压、节点电压的关系得到最佳观测位置，右特征向量矩阵与模态电流、节点电流的关 系得到最佳激励位置。

实际中分析含并网逆变器系的系统谐振应采用节点矩阵分析法，原因如下：(1)在分 布式发电快速发展的今天，逆变器作为一种重要的部分参与到其中，由于逆变器的大量参 与使得谐波的成分更加复杂，谐振现象也随着逆变器作为构成系统的元素而更加复杂和易 发生，如何更好地进行谐振抑制，对于微电网的发展有着很重要的作用，这就要求获取更 多的谐振信息；(2)分析传统电力系统时多采用频谱法进行，而频谱法只能获得谐振发生 与否以及谐振发生的频率，并不能得到谐振发生的位置回路以及激励谐振发生的因素等更 多信息，节点矩阵法通过多导纳矩阵进行特征值分解以及特征向量分析可以得到谐振易发 生位置和观测和激励位置等信息；(3)通过得到的谐振频率，发生位置，易激励位置和观 测位置进而促使更加有下的谐振抑制策略的产生，使得含逆变器的配电网系统运行稳定性 更高。

发明内容

本发明是为了解决现有谐振检测方法在对谐波进行分析时，只能得到谐振是否发生以 及谐振发生的频率，无法确定谐振发生的最佳观测位置及最佳激励位置的问题，本发明提 供了一种应用于含并网逆变器并联谐振现象的节点导纳矩阵特征值分析法。

一种应用于含并网逆变器并联谐振现象的节点导纳矩阵特征值分析法，它包括如下步 骤：

步骤一、确定含并网逆变器的配电系统中所有元件和设备的谐波特性，判断含并网逆 变器的配电系统中是否含有变压器，判断结果为是，则将阻抗参数进行标幺化，以标幺值 的形式与电网电压、电网阻抗、阻性、容性及感性负载元件一起采用节点法建立三母线网 络模型，判断结果为否，采用节点法建立三母线网络模型；

步骤二、根据节点法，在三母线网络模型中，建立在频率f1下的网络节点导纳矩阵Y_f1的参数方程，对网络节点导纳矩阵Y_f1进行特征值求解，得到特征值λ_k,f1，求取特征值倒数 1/λ_k,f1的绝对值或模值，即|1/λ_k,f1|，且|1/λ_k,f1|表示模态k的模态阻抗，k＝1,2,3；

步骤三、设定频率f1的频率区间为5Hz至2000Hz，重复步骤二，使频率f1以5Hz为 起始，且以频率间隔为5Hz，在频率f1的频率区间内递增选取，直到布满区间，得到模态 k在频率f1下对应的|1/λ_k,f1|值，其中，模态k表示节点k在某次谐波频率激励下的一种谐 波放大的状态，k＝1,2,3；

步骤四、根据|1/λ_k,f1|的大小，判断三母线网络模型的谐振状态；当|1/λ_k,f1|在模态k取 极大值时，频率为f_s,k，即在频率f_s,k下，含并网逆变器的配电系统在节点k发生并联谐振， 此时|1/λ_k,f1|在模态k取的极大值对应的频率f_s,k，即为并联谐振的谐振频率；

步骤五、在并联谐振的谐振频率f_s,k下，根据节点法，求出此时含并网逆变器的配电网系统的网络节点导纳矩阵，对并联谐振的谐振频率f_s,k下的网络节点导纳矩阵进行特征值分解，获得的网络节点导纳矩阵的左、右特征向量矩阵分别为左关键特征向量矩阵和右关键特征向量矩阵；