[发明专利]一种构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法

权利要求书

1.一种构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建构网型变流器单机无穷大系统的系统模型；

将所述的系统模型等效成简化电路模型，构网型变流器等效成受控电压源模型，基于戴维宁电路定理，求解构网型变流器输出电磁功率；将构网型变流器输出电磁功率表达式和控制环有功控制环节的数学模型联立得到系统虚拟功角的非线性数学模型；

应用最小二乘法对非线性微分方程进行拟合，得到功角非线性微分方程；

基于多尺度法求解拟合后的暂态功角非线性微分方程。

2.根据权利要求1所述的构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，所述的构网型变流器控制结构中的有功控制环节采用虚拟同步控制策略，无功环路采用下垂控制策略，有功和无功控制环节产生电压参考值的相位和幅值指令；再经过电压电流环后产生驱动信号，馈入到PWM发生器中实现控制功能。

3.根据权利要求1所述的构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，所述的系统模型中，逆变器连接滤波电感，所述滤波电感输出滤波后变流器的输出电流；滤波后变流器的输出电流经过线路阻抗后输出到电网。

4.根据权利要求2所述的构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，所述的有功控制环节中包括虚拟阻尼参数与虚拟惯量参数；所述的虚拟阻尼参数用于实现调频功能；所述的虚拟惯量参数用于模拟惯性特性。

5.根据权利要求1所述的构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，所述的系统虚拟功角的非线性数学模型构建方法包括以下步骤：

计算变流器的有功控制环节数学模型：

其中P₀表示功率参考值；ω₀表示参考角频率；ω表示变流器输出角频率；P_e表示瞬时输出有功功率；

虚拟功角δ为电网电压矢量U_g和逆变器端电压矢量E的夹角，表示为：

δ＝∫(ω^-ω₀)dt (2)

变流器输出电磁功率P_e表示为：

其中U_g表示无穷大电网电压幅值，E为变流器输出电压幅值，X_g表示线路电抗；

联立式(1)-(3)，得到构网型变流器系统虚拟功角的非线性数学模型为：

6.根据权利要求5所述的构网型变流器暂态功角非线性数学解析建模方法，其特征在于，所述的应用最小二乘法对非线性微分方程进行拟合，拟合结果为：

sinx≈ax⁴+bx³+cx²+dx+e (5)

其中，a＝0.03713，b＝-0.2333，c＝0.0534，d＝0.9834，e＝0.001126。

将式(4)中的正弦函数替换成拟合后的多项式函数，得到拟合后的非线性微分方程为：

其中多项式系数分别表示为：