[发明专利]基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法

说明书

本发明提出一种基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法，所述方法主要是建立交直流互联变流器的拓扑结构以及控制器的状态方程，整合得到系统的状态方程，从而利用控制理论的输入输出关系得到互联变流器的广义二端口导纳矩阵再在互联变流器的广义二端口网络矩阵的基础上，建立系统各元件适当模型，按照基尔霍夫电压和电流定律联系起母线电压和电流并分别形成直流和交流子系统的节点导纳矩阵，最终形成交直流混合配电网的增广节点导纳矩阵并结合模态分析法进行交直流配电网的电能质量分析。本发明方法能够有效解决交直流互联网络的谐波分析问题并识别出谐波在交直流混合配电网中的具体传递路径。

技术领域

本发明涉及一种基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法，属于可再生新能源领域的电能质量分析技术。

背景技术

配电网分为直流配电网与交流配电网，目前主要发电仍来自于发电厂产生的交流电，大多数负荷也是交流负荷，与此同时，随着电力电子设备的不断引入，直流负荷也与日俱增，同时直流输电相对于交流输电的能源损耗较少，也不会出现交流输电的稳定性问题，因此交直流处于同步发展共同存在的状态，交直流混合配电网的研究也具有重大的现实意义。

另一方面，新能源不稳定的自然特性产生的谐波极易使分布式电源中的IGBT等功率开关管受到谐波影响无法正常工作。谐波谐振还会引起电容器发生过电压，同时，交流母线中存在的谐波会使直流母线产生相应的谐波电压，使得谐波从交流测传递至直流侧，影响直流配电网的安全稳定运行。所以，研究在交直流混合微电网背景下的谐波问题对于现代电力生产以及电力技术的发展具有重要的理论研究价值。

现有的谐波问题提出在纯交流和纯直流配电网络建立节点导纳矩阵，利用模态分析法基于特征值分解进一步分析，通过计算谐振模态的各节点参与因子从而定量分析它们对于谐振的贡献作用。但是交直流混合配电网由于存在交流、直流的异构网络，原有的节点导纳建模方法仅适用于纯直流或纯交流电力网络，无法直接建立交直流混合电网的增广节点导纳矩阵，因此构建兼容的交直流子网增广节点导纳矩阵对于将电能质量分析拓宽应用于交直流混合配电网非常关键。

本方法针对传统谐波分析中的仅存在纯交流或纯直流节点导纳矩阵建立方法而不能打破交直流混合配电网的局限问题，提出一种基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法，所述方法主要是建立交直流互联变流器的拓扑结构以及控制器的状态方程，整合得到系统的状态方程，利用控制理论的输入输出关系得到互联变流器的等效二端口网络矩阵。在建立系统各元件适当模型基础上，可以按照基尔霍夫电压和电流定律联系起母线电压和电流并得到交直流系统的自导纳和互导纳，结合互联变流器的二端口网络矩阵，形成交直流混合配电网的增广节点导纳矩阵并进一步进行模态分析。

所述方法能够有效地将构建交直流混合配电网的增广节点导纳矩阵，应用拓展到交直流混联网络。所述增广节点导纳矩阵的构建方法特征在于形成互联变流器的广义二端口导纳模型，结合直流子网导纳矩阵、交流子网导纳矩阵，推导出整个混合配电网的增广节点导纳矩阵，进一步结合模态分析法进行谐波分析。

发明内容

本发明旨在提出一种基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法，所述方法主要是建立交直流互联变流器的拓扑结构以及控制器的状态方程，整合得到系统的状态方程，利用控制理论的输入输出关系得到互联变流器的等效二端口网络矩阵。在建立系统各元件适当模型基础上，可以按照基尔霍夫电压和电流定律联系起母线电压和电流并得到交直流系统的自导纳和互导纳，结合互联变流器的二端口网络矩阵，形成交直流混合配电网的增广节点导纳矩阵并进一步进行模态分析。所述方法能够有效地将构建交直流混合配电网的统一节点导纳矩阵，应用拓展到交直流混联网络。所述增广节点导纳矩阵的构建方法特征在于形成互联变流器的广义二端口导纳模型，由直流子网导纳矩阵、交流子网导纳矩阵，推导出整个混合配电网的增广节点导纳矩阵，进一步结合模态分析法进行谐波分析。

具体方案如下：

一种基于增广节点导纳矩阵的交直流混合配电网谐波分析方法，该方法具体为：