[发明专利]一种基于模态分析的多逆变器系统谐振快速定位方法

说明书

本发明公开了一种基于模态分析的多逆变器系统谐振快速定位方法，该定位方法包括系统导纳矩阵的建立，以及系统谐振定位的在线快速计算。当多台逆变器并联运行时，借助节点电压法，列写系统的导纳矩阵；当系统的逆变器设备出现投切时，通过对矩阵元素的增删来实现系统的变化；然后通过模态分析程序的变步长快速计算，得出系统的谐振频率，实现系统谐振的在线定位。本发明在逆变器并联运行过程中，可以对系统逆变器数量变化引发的谐振变化进行快速分析，并且不影响系统的正常运行，解决了大规模新能源系统谐振定位难以在线实施的难题，大大提高了系统的谐振定位能力。

技术领域

本发明涉及新能源发电领域，尤其涉及多逆变器系统的谐振快速定位方法。

背景技术

近年来，随着新能源发电规模的进一步扩大，越来越多的电力电子装备被安装到新型电力系统。导致系统的感性、容性元件增加，系统谐振的风险大大增加。并网逆变器作为新能源发电系统中发电侧与输电侧的关键接口，其稳定性对系统产生了巨大的影响。

传统分析方法多通过传递函数的推导对系统谐振进行分析，但是对于系统设备投切的情况，需要进行系统高阶传递函数的重复推导，无法实现快速的分析。对于新能源发电的大规模并网，由于功率波动会导致逆变器设备的投切，所以需要一种可以对系统谐振实现快速定位的方法，且有利于在线实现。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于模态分析的多逆变器系统谐振快速定位方法，解决新能源发电系统谐振无法在线快速定位的难题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于模态分析的多逆变器系统谐振快速定位方法，包括以下步骤：

S1、根据单台逆变器的控制结构，通过等效变换得到单机系统的等效模型；

S2、根据步骤S1的等效导纳，建立多逆变器系统的节点导纳矩阵；

S3、对步骤S2系统节点导纳矩阵进行对角化处理，提取对角矩阵元素；

S4、根据步骤S3对角矩阵元素绘制随频率变化的曲线，进行变步长调节，曲线所得的极大值点即为谐振峰，谐振峰的频率为系统谐振的发生频率，即确定谐振频率，从而实现谐振的频率定位。

进一步，所述步骤S1中单台逆变器的控制结构，通过控制框图的等效变换得到单机系统的诺顿等效模型。

进一步，所述S2中的子多逆变器系统通过线路连接到公共耦合点，子系统之间呈现并联结构并得到系统的等效节点导纳矩阵；其中，对于逆变器数量的增减，通过节点导纳矩阵阶数的变化来实现。

进一步，所述步骤S3中对角化处理将导纳矩阵分解为左、右特征向量矩阵和对角矩阵，提取对角矩阵元素。

所述步骤S4中曲线所得的极大值点即为谐振峰，谐振峰的频率为系统谐振的发生频率，即确定谐振频率，从而实现谐振的频率定位。

其中，所述步骤S4中根据斜率大小，进行变步长的调节；具体包括：

在斜率的地方选择小步长，即步长选择5Hz；在斜率的地方选择大步长，即步长选择10Hz，从而减少计算次数。

进一步，所述步骤S2根据多逆变器系统模型和节点电压法，列写系统电压和电流的关系方程，从而得到多逆变器系统的节点导纳矩阵如以下表达式(1)；再根据系统的电压和电流关系，可以列写系统的节点电压方程，如式(2)，节点电压乘以导纳矩阵得到电流，从而得到系统的节点导纳矩阵Y；