[发明专利]逆变器小扰动间谐波放大现象的判定方法及系统

说明书

本发明提供了一种逆变器小扰动间谐波放大现象的判定方法及系统，包括：逆变器模型简化及关联建立步骤：将逆变器主电路及控制结构简化为锁相环，得到逆变器的锁相环简化模型；关联建立步骤：利用锁相环简化模型建立小扰动下逆变器输出量与锁相环线性化传递函的关联解析表达式；判定步骤：根据关联解析表达式判定小扰动下逆变器输出量的间谐波放大范围及放大效应最明显的扰动频率。本发明实现了仅利用传统的锁相环线性化传递函即可快速、准确确定小扰动下逆变器输出量的间谐波放大范围及放大效应最明显的扰动频率。

技术领域

本发明涉及交流发配电领域，具体地，涉及一种逆变器小扰动间谐波放大现象的判定方法及系统。

背景技术

新能源的发电并网不仅有利于电力系统一次能源结构的调整，也有助于降发电的碳排放水平，促进电能的清洁化并网。随着新能源发电技术趋于成熟，其度电成本已大幅降低，在经济性上已逐渐与传统化石能源有较强竞争力。新能源发电在电力系统中的高比例渗透已成为未来电力系统的一大特征，但受限于自然条件因素，新能源发电的随机性、不确定性、高比例性增加了系统稳定运行和调节控制的难度。目前已投运的哈密-郑州直流送端风电基地发生了近百起次/超同步振荡，使得部分风场被迫降功率运行或者停机，从而限制了可再生能源的最大化利用。

针对由可再生能源引发的扰动和振荡问题，现有的分析手段有特征根法、阻抗法、频域相对增益矩阵法。其中阻抗分析方法使用较为广泛，借助新能源并网装置自身的阻抗特性，分析小扰动电压下装置的电流输出量，进而判断小扰动下系统的稳定性。现有的阻抗模型主要有两种，一种是以正负序解耦的阻抗模型，另一种是在同步旋转坐标dq轴下的dq阻抗模型。这两种阻抗模型虽然能准确描述并网逆变装置的自身阻抗特性，且能分析对应扰动的电流输出量，但是其建模过程相对复杂，不易在快速简化分析过程中推广。此外，由于并网逆变装置自身特性，在小扰动下不仅会输出对应扰动的电流量，还会产生新的电流量，阻抗模型并不能对这个电流量进行分析。

综上，现有的阻抗模型判定小扰动输出量的方法虽然有一定效果，但其建模过程相对复杂，同时无法对小扰动所激发的新的电流输出量进行分析，因而存在一定的局限性。

文献：张冲,王伟胜,何国庆,et al.基于序阻抗的直驱风电场次同步振荡分析与锁相环参数优化设计.中国电机工程学报,2017,37(23)：6757-6767.利用谐波线性化方法建立了逆变器的阻抗模型，考虑了锁相环、电流环控制参数对阻抗模型的影响。但是，利用该文献所建立的阻抗模型确定小扰动下的逆变器输出量主要存在两个缺点：第一，该文献建立的是阻抗模型，在确定逆变器输出量的时候需将扰动电压与该解析模型进行数值运算，从而间接得到逆变器输出量；第二，该文献建立的阻抗模型仅考虑扰动频率对应的阻抗解析值，由逆变器锁相环的自身特性输出的新频率分量没有被考虑在内。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种逆变器小扰动间谐波放大现象的判定方法及系统。

根据本发明提供的一种逆变器小扰动间谐波放大现象的判定方法，包括：

逆变器模型简化及关联建立步骤：将逆变器主电路及控制结构简化为锁相环，得到逆变器的锁相环简化模型；

关联建立步骤：利用锁相环简化模型建立小扰动下逆变器输出量与锁相环线性化传递函的关联解析表达式；

判定步骤：根据关联解析表达式判定小扰动下逆变器输出量的间谐波放大范围及放大效应最明显的扰动频率。

优选地，所述关联建立步骤中：

小扰动下逆变器的A相输出量为：

I_d·cos(θ_PLL)≈I_d·[cos(θ₁)-sin(θ₁)·Δθ]；