[发明专利]一种针对VSC高频段阻抗特性的分析方法及装置

说明书

本发明提供一种针对VSC高频段阻抗特性的分析方法及装置，包括，采集目标VSC的扰动电压和扰动电流，并分别确定采样电压和采样电流；确定PWM边带多种频率分量对应PWM调制信号；确定各频率之间的频率耦合系数；根据所述频率耦合系数确定频率分量对应的VSC端口电压；当VSC端口采样滤波器时，确定当次的VSC端口电流；判断当次的VSC端口电流的幅值和相位值与前次的VSC端口电流的幅值和相位值之间的差值是否满足预设的误差允许值；若不满足，则重新确定下次的VSC端口电流；若满足，则根据当次的VSC端口电流和对应的所述扰动电压计算得到VSC输入阻抗。本发明考虑采样和PWM边带效应频耦合效应对VSC阻抗特性的影响，提高奈奎斯特频率以上的VSC高频段阻抗特性的分析精度。

技术领域

本发明涉及VSC高频段阻抗特性的分析技术领域，特别是涉及一种针对VSC高频段阻抗特性的分析方法及装置。

背景技术

着以高比例新能源和高比例电力电子设备为特征的新型电力系统快速发展，电压源型变换器(voltage source converter，VSC)作为交直流配电网互联、新能源并网运行、储能接入等场景中的关键端口设备得到广泛应用。然而，基于高带宽闭环控制器的VSC端口阻抗特性与电缆化配电线路、无功补偿设备、各类设备端口滤波器等容性和感性元件交互作用，导致系统固有谐振点分布宽频化，大幅提高了与不同类别电力电子装置开关动作产生的高频谐波重叠概率，致使配电网高频谐振风险愈发严重。建立适用于中高频段VSC阻抗特性模型对于配电网谐振特性和稳定性分析是十分必要的。

在阻抗特性分析时考虑采样边带谐波和PWM(脉冲宽度调制，Pulse widthmodulation)边带谐波的频率耦合作用，是提高VSC高频段阻抗特性分析精度的重要途径。现有阻抗特性分析方法大多忽略采样和PWM边带谐波的耦合效应，仅个别研究单独考虑采样边带谐波影响，或单独考虑PWM边带谐波影响，缺乏同时考虑采样和PWM边带谐波频率耦合影响的VSC高频段阻抗特性的精确分析方法。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种针对VSC高频段阻抗特性的分析方法及装置，如何同时考虑采样和PWM边带谐波频率耦合影响的VSC高频段阻抗特性的精确分析的技术问题。

一方面，提供一种针对VSC高频段阻抗特性的分析方法，包括：

采集目标VSC的扰动电压和扰动电流，并根据所述扰动电压和所述扰动电流分别确定采样电压和采样电流，其中，所述扰动电流至少包括在扰动电压激励下，VSC端口产生的电流扰动频率分量、采样边带频率分量及PWM边带频率分量；

根据所述采样电压和所述采样电流确定PWM边带多种频率分量对应PWM调制信号；

根据所述采样电压、所述采样电流及所述PWM调制信号确定各频率之间的频率耦合系数；

根据所述频率耦合系数确定频率分量对应的VSC端口电压；

根据所述VSC端口电压以及VSC端口滤波器参数确定当次的VSC端口电流；

判断当次的VSC端口电流的幅值和相位值与前次的VSC端口电流的幅值和相位值之间的差值是否满足预设的误差允许值；若不满足，则重新采集目标VSC的扰动电压和扰动电流，并重新确定下次的VSC端口电流；若满足，则根据当次的VSC端口电流和对应的所述扰动电压计算得到VSC输入阻抗。

优选地，根据以下计算公式分别确定采样电压和采样电流包括：

其中，分别表示三种频率对应的采样电压；分别表示三种频率对应的采样电流；表示VSC并网点存在频率为f_p的小扰动电压；表示扰动频率分量；表示边带频率分量；表示PWM边带频率分量；*代表相量共轭运算。

优选地，根据以下计算公式确定PWM边带多种频率分量对应PWM调制信号：