[发明专利]一种考虑阻抗耦合的三相逆变器稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑阻抗耦合的三相逆变器稳定性分析方法，所述的三相逆变器包括三相逆变模块和LC滤波器，逆变模块的交流侧通过LC滤波器与电网相连；步骤1：计算反馈比率矩阵L₁(s)；步骤2：判定步骤；若L₁(s)的准则相角及准则增益满足预设的条件，则能采用L₁(s)进行系统设计及判断稳定性；该考虑阻抗耦合的三相逆变器的稳定性分析方法可靠性高，易于实施，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种考虑阻抗耦合的三相逆变器稳定性分析方法。

背景技术

随着风电，太阳能等分布式能源(DPG)的高速发展，使得大量的DPG以各种形式接入大电网，其引发的系统稳定性问题呈现多样化，如引发的低频不稳定，谐波不稳定及侧边不稳定等等。

对于现有稳定性分析方法可大致分两类：

1)特征值分析法及阻抗稳定分析法。对于特征值分析法，通过建立状态空间建模，求取系统矩阵，若矩阵没有右半侧极点则系统稳定，但其需要获取系统的所有参数包括控制参数及无源性参数，当系统连接结构--多变换器并联或级联--发生改变或系统结构参数发生变化，系统需重新建模，计算相当繁琐。

2)阻抗稳定分析法，在频率下建立源的输出阻抗，负载或级联子系统的输入阻抗，通过对交互系统的阻抗比率采用奈韦斯特准则(NC)或广义奈韦斯特准则(GNC)判定系统稳定性，由于该方法能够不获取系统内部参数信息，且系统结构发生改变不需要重新建模而得到广泛应用。Middlebrook给出，当源输出阻抗保持全频域均远大于子系统阻抗，则交互系统能够稳定，但保守性大。提出阻抗无源性稳定方法，当源输出阻抗是无源，且子系统输入阻抗也是无源，则两者交互系统稳定。但对所有成分均无源是不可能的，如并网系统的PLL影响或CPL负载的接入，使源输出阻抗在qq轴或dd存在负阻抗特性，此时传统的无源性理论过于保守，对此有文献指出，若重要电网的谐波频率在源输入导纳的无源性频域内，则系统可以保持稳定。上述基于阻抗判稳理论均在阻抗耦合量能忽略的情况下成立，实际上，特定情况下阻抗耦合量对系统有重要的影响。

由于直流(DC)系统及交流(AC)系统的本质区别，使得阻抗判定方法大致可分为SISO系统及MIMO系统。对于DC系统，一般为SISO系统，可采用传统的奈韦斯特准则判定交互系统的稳定性通过阻抗比率矩阵。但对于AC系统，其dq轴小信号阻抗模型或导纳模型为一MIMO系统，一般采用GNC判定系统的稳定性。因MIMO系统较SISO系统的复杂性大及不易分析，有文献从系统建模方式上改变，给出MIMO等效为SISO系统方式，从而可运用SISO系统理论判定系统稳定性的方法，其主要可分为两类：序主导模型及相角主导模型。有文献采用谐波线性化求得阻抗模型分解为正序与负序，且正负序阻抗没有交叉耦合，因此系统可以等效为SISO输出系统，但有较长时间的代数计算。有文献通过求取系统小信号阻抗模型，并将其分解为正，负序阻抗，且在相序上两个子系统是解耦的，在大多数情况下，可采用SISO理论分析三相交流系统，但在三相电压不平衡时，序阻抗将存在耦合，致使上述等效将不适用。系统在相主导的阻抗模型下是解耦的，在大多数情况，因为PLL的原因，即使三相平衡的系统，在相主导下，将导致相主导模型下的正负序存在耦合且不能忽略。