[发明专利]一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法

说明书

本发明公开了一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法，考虑了换相重叠过程的动态特性，考虑了控制环路的影响，建立了αβ坐标系下的闭环阻抗模型，采用通用奈奎斯特判据判断系统稳定性，建模更加精确，提升了稳定性判断准确性。本发明引入锁相环闭合传递函数，充分考虑了换流器本身的频率耦合现象，可以反映正序和正序，负序和负序分量之间的耦合关系。

技术领域

本发明属于电力系统稳定性分析领域，具体涉及一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法。

背景技术

高压直流输电系统中，LCC并网运行可能发生谐波不稳定现象，会引发系统功率振荡，严重时损坏发电机，对电力系统的安全稳定运行构成了严重威胁。因此，研究LCC并网运行的谐波不稳定问题具有重要的意义。对于互联系统的谐波不稳定运行国内外已经有了许多研究，这些研究大多在等值阻抗模型的基础上运用奈奎斯特判据。互联系统稳定性判断对建立精确的阻抗模型提出了高要求。

但是由于换流变漏电感的存在，在换相过程中，LCC的线电流不能发生突变，因而LCC的换相过程为非线性，给LCC的建模带来了困难。针对换相过程的非线性特性，过去的许多研究均采用了小信号模型作为线性方法，但都采用固定斜率的线段代替了实际的换相过程，对线电流进行傅里叶级数分解，推导出开关函数，通过分析正序和负序分量之间的关系建立序分量阻抗模型。然而，基于开关函数的方法由于过于简化换相过程，存在稳定性误判的可能性。因此，建立充分考虑换相过程动态特性的更加精确的LCC阻抗模型，具有重要的意义。

现有技术中，锁相环使用派克变换检测相位，只使用q轴分量，所以锁相环的控制会引起正负序之间的耦合。而序阻抗模型基于开关函数，只能反映正序电压和负序电流、负序电压和正序电流之间的频率耦合关系，不能反映正序电压和正序电流、负序电压和负序电流之间的频率耦合。序阻抗模型采用定斜率的线段代替了线电流中原有非线性的换相阶段，因而序阻抗模型精确度不高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法解决了现有技术中存在的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法，包括以下步骤：

S1、采用平均值法将6脉波换相重叠过程中的电流和电压转换至dq坐标系下，并获取换相重叠过程稳态方程、输出电压稳态方程以及输出电流稳态方程；

S2、根据6脉波换相重叠过程的换相重叠过程稳态方程、输出电压稳态方程以及输出电流稳态方程，建立6脉波和12脉波的数量关系，获取12脉波的传递函数和稳态值；

S3、引入锁相环和直流侧电压控制，根据12脉波的传递函数和稳态值构建模型元素，通过模型元素建立dq下的LCC闭环阻抗模型，并将其转换至αβ坐标系下，获取αβ坐标系下的LCC闭环阻抗模型；

S4、根据αβ坐标系下的LCC闭环阻抗模型，采用通用奈奎斯特判据判断系统谐波是否稳定，得到系统谐波稳定性判断结果。

本发明的有益效果为：

(1)本发明考虑了换相重叠过程的动态特性，考虑了控制环路的影响，建立了αβ坐标系下的闭环阻抗模型，采用通用奈奎斯特判据判断系统稳定性，建模更加精确，提升了稳定性判断准确性。

(2)本发明引入锁相环闭合传递函数，充分考虑了换流器本身的频率耦合现象，可以反映正序和正序，负序和负序分量之间的耦合关系。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于LCC闭环阻抗模型的系统谐波稳定性判断方法流程图；

图2为本发明中处于逆变状态的6脉波换流器换相电路图；

图3为本发明中6脉波换流器换相过程示意图；