[发明专利]一种双馈风机网侧变换器的谐波不稳定分析方法

说明书

本发明公开了一种双馈风机网侧变换器的谐波不稳定分析方法，包括以下步骤：步骤1：建立双馈风机网侧变换器的谐波模型；步骤2：仅考虑电流控制环及网侧阻抗的影响，根据步骤1的模型可建立d轴下的输出导纳小信号模型；步骤3：根据步骤2的模型建立d轴影响下的回比矩阵；步骤4：根据步骤2的模型得到dq轴下的输出阻抗闭环传递函数及其回比矩阵；步骤5：分别提取步骤3和步骤4得到回比矩阵的特征值，根据广义奈奎斯特判据进行各个参数的谐波不稳定分析；本发明可以简单直观的判断控制参数以及网侧、交流侧电感电阻的变换趋势对于系统稳定性的影响。

技术领域

本发明涉及变换器谐波稳定性领域，具体涉及一种双馈风机网侧变换器的谐波不稳定性分析方法。

背景技术

风能是目前开发技术最成熟、最具规模化开发条件的可再生能源之一，而双馈风机是目前的主流机型之一；双馈风机的网侧变换器作为电力电子元件，在运行时可能会出现大量谐波；谐波除了本身会对电力系统造成的危害，当谐波畸变到一定程度时会引发谐波不稳定现象，严重危害系统的正常运行；为了预防谐波不稳定现象发生，改善双馈风机的运行环境；对于双馈风机变换器的谐波不稳定分析具有重要的意义。

关于谐波不稳定的分析，已经有文献基于风电场的特点结合电压源换流器的出口处的LCL滤波器进行了综合建模，但是分析过程注重理论研究，并着重对不稳定现象的后果进行了描述；还有使用频率扫描的方法推导了变换器交流侧频率的阻抗特性，研究了不同短路比对谐波不稳定的影响，但是没有揭示不稳定发生的根源；目前的分析方法很少涉及到各个参数对谐波稳定性的影响趋势及影响范围，缺乏不稳定临界点的判断。

发明内容

本发明提供一种明确各个参数变化趋势对变换器谐波稳定性影响，抑制谐波不稳定现象发生的双馈风机网侧变换器的谐波不稳定分析方法。

本发明采用的技术方案是：一种双馈风机网侧变换器的谐波不稳定分析方法，包括以下步骤：

步骤1：建立双馈风机网侧变换器的谐波模型；

步骤2：仅考虑电流控制环及网侧阻抗的影响，根据步骤1的模型可建立d轴下的输出导纳小信号模型；

步骤3：根据步骤2的模型建立d轴影响下的回比矩阵；

步骤4：根据步骤2的模型得到dq轴下的输出阻抗闭环传递函数及其回比矩阵；

步骤5：分别提取步骤3和步骤4得到回比矩阵的特征值，根据广义奈奎斯特判据进行各个参数的谐波不稳定分析。

进一步的，所述步骤1中的谐波模型是根据功率守恒建立的理想状态下的模型，具体如下：

式中：P_in为输入有功功率，P_out为输出有功功率，U_g为电网电压矢量u_g的幅值，I_g为电网电流矢量i_g的幅值，为直流侧输出电压u_dc的平均值，为直流侧输出电压u_dc的波动值，U_dcref为直流电压的给定值，为电压外环控制的比例调节系数，为电压外环控制的积分调节系数，i_dref为网侧d轴电流的给定值，I_dref为网侧d轴电流给定值的幅值，ω为交流侧电压基波角频率，为直流负载的稳态电流量，s为拉普拉斯变换的复变量。

进一步的，所述步骤2中输出导纳小信号模型为：