电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法及装置，其中，方法包括：获得多个变流器参数；获得多个变流器控制参数；运行并网系统，并在并网系统处于稳态时，采集并网系统的多个稳态值；根据多个变流器参数、多个变流器控制参数和多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过导纳模型传递函数得到扰动小信号频率为fs时变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型。该方法可以考虑次、超同步之间的耦合关系，并考虑外环控制的影响，根据得到的扰动小信号得到变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型，从而准确分析电力系统的稳定性。

Admittance model and impedance model acquisition method and device for voltage source converter

【技术实现步骤摘要】
电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法及装置
本专利技术涉及电力系统分析与控制
，特别涉及一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法及装置。
技术介绍
目前，随着电力电子技术的发展，电力电子设备在电力系统中扮演着重要角色。尤其是近些年来，基于变流器的可再生能源发电得到快速发展，电力电子变流器在电力系统中的应用越来越广泛。然而，变流器引起的系统稳定性问题也更加突出，例如风电并网时，变流器与交流系统之间的相互作用可能会引发次同步振荡，造成严重的电力事故。相关技术中，在与变流器相关的振荡问题的稳定性分析中，阻抗分析的方法得到了广泛的研究和应用。其中，旋转(dq)坐标系下和静止(αβ)坐标系下的阻抗模型都被学者提出，并且得到证明二者实际上是一致的。然而，目前阻抗模型的研究主要是较高频率谐波扰动对电力系统稳定性影响的研究，对于较低频率(几Hz至2倍工频)的情况的研究较少，当前阻抗模型的研究对于电力系统SSR/SSO(SubSynchrousResonance，次同步谐振/Subsynchronousoscillation，次同步振荡)的稳定性分析还存在着一定的缺陷，并无法保证电力系统的稳定性。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，该方法可以准确分析电力系统的稳定性，简单易实现。本专利技术的另一个目的在于提出一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，包括以下步骤：获得多个变流器参数，其中，所述多个变流器参数包括变流器电阻、变流器电感和直流环节电容值；获得所述多个变流器控制参数，其中，所述多个变流器控制参数包括直流电压参考值、交流电压参考值、PI环节传递函数、电流控制传递函数、电压反馈传递函数与调制比；运行并网系统，并在所述并网系统处于稳态时，采集所述并网系统的多个稳态值，其中，所述稳态值包括并网变流器端口的工频电压、并网变流器端口的工频电流、电流控制d轴电流参考值和电流控制q轴电流参考值；根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过所述导纳模型传递函数得到扰动小信号频率为fs时变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型。本专利技术实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，可以考虑次、超同步之间的耦合关系，并考虑外环控制的影响，根据多个变流器参数、多个变流器控制参数和多个稳态值得到导纳模型传递函数，再根据得到的扰动小信号频率得到变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型，从而准确分析电力系统的稳定性。另外，根据本专利技术上述实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到所述导纳模型传递函数，进一步包括：根据当前需求确定是否考虑直流电压外环控制和/或交流电压外环控制；根据考虑结果将所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值代入相应的导纳模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，如果同时考虑交流电压外环控制和直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第一导纳模型；如果不计所述交流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第二导纳模型；如果不计所述直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第三导纳模型；如果不计所述交流电压外环控制和所述直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第四导纳模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在得到所述导纳模型传递函数后，代入频率s1＝2πf1、ss＝2πfs和sc＝2πfc以得到所述频率耦合导纳模型，其中，f1为工频，fs和fc均为扰动信号频率，且所述fs和fc互补，fs+fc＝2f1。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，对所述频率耦合导纳模型求逆，得到所述阻抗模型。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取装置，包括：第一获取模块，用于获得多个变流器参数，其中，所述多个变流器参数包括变流器电阻、变流器电感和直流环节电容值；第二获取模块，用于获得所述多个变流器控制参数，其中，所述多个变流器控制参数包括直流电压参考值、交流电压参考值、PI环节传递函数、电流控制传递函数、电压反馈传递函数与调制比；采集模块，用于运行并网系统，并在所述并网系统处于稳态时，采集所述并网系统的多个稳态值，其中，所述稳态值包括并网变流器端口的工频电压、并网变流器端口的工频电流、电流控制d轴电流参考值和电流控制q轴电流参考值；计算模块，用于根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过所述导纳模型传递函数得到扰动小信号频率为fs时变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型。本专利技术实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取装置，可以考虑次、超同步之间的耦合关系，并考虑外环控制的影响，根据多个变流器参数、多个变流器控制参数和多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过导纳模型传递函数得到一定扰动频率下变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型，从而准确分析电力系统的稳定性。另外，根据本专利技术上述实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述计算模块包括：判断单元，用于根据当前需求确定是否考虑直流电压外环控制和/或交流电压外环控制；计算单元，用于根据考虑结果将所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值代入相应的导纳模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，其中，在同时考虑交流电压外环控制和直流电压外环控制时，所述频率耦合导纳模型为第一导纳模型；在不计所述交流电压外环控制时，所述频率耦合导纳模型为第二导纳模型；在不计所述直流电压外环控制时，所述频率耦合导纳模型为第三导纳模型；在不计所述交流电压外环控制和所述直流电压外环控制时，所述频率耦合导纳模型为第四导纳模型。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在得到所述导纳模型传递函数后，所述计算单元还用于代入频率s1＝2πf1、ss＝2πfs和sc＝2πfc以得到所述频率耦合导纳模型，其中，f1为工频，fs和fc均为扰动信号频率，且所述fs和fc互补，fs+fc＝2f1。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述计算模块还用于对所述频率耦合导纳模型求逆，得到所述阻抗模型。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法的流程图；图2为根据本专利技术一个实施例的电压源型变流器并网示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的锁相环的结构示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取装置的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，包括以下步骤：获得多个变流器参数，其中，所述多个变流器参数包括变流器电阻、变流器电感和直流环节电容值；获得所述多个变流器控制参数，其中，所述多个变流器控制参数包括直流电压参考值、交流电压参考值、PI环节传递函数、电流控制传递函数、电压反馈传递函数与调制比；运行并网系统，并在所述并网系统处于稳态时，采集所述并网系统的多个稳态值，其中，所述稳态值包括并网变流器端口的工频电压、并网变流器端口的工频电流、电流控制d轴电流参考值和电流控制q轴电流参考值；以及根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过所述导纳模型传递函数得到扰动小信号频率为fs时变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型。

【技术特征摘要】
1.一种电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，包括以下步骤：获得多个变流器参数，其中，所述多个变流器参数包括变流器电阻、变流器电感和直流环节电容值；获得所述多个变流器控制参数，其中，所述多个变流器控制参数包括直流电压参考值、交流电压参考值、PI环节传递函数、电流控制传递函数、电压反馈传递函数与调制比；运行并网系统，并在所述并网系统处于稳态时，采集所述并网系统的多个稳态值，其中，所述稳态值包括并网变流器端口的工频电压、并网变流器端口的工频电流、电流控制d轴电流参考值和电流控制q轴电流参考值；以及根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到导纳模型传递函数，并通过所述导纳模型传递函数得到扰动小信号频率为fs时变流器的频率耦合导纳模型和阻抗模型。2.根据权利要求1所述的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，所述根据所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值得到所述导纳模型传递函数，进一步包括：根据当前需求确定是否考虑直流电压外环控制和/或交流电压外环控制；根据考虑结果将所述多个变流器参数、所述多个变流器控制参数和所述多个稳态值代入相应的导纳模型。3.根据权利要求2所述的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，其中，如果同时考虑交流电压外环控制和直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第一导纳模型；如果不计所述交流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第二导纳模型；如果不计所述直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第三导纳模型；如果不计所述交流电压外环控制和所述直流电压外环控制，则所述频率耦合导纳模型为第四导纳模型。4.根据权利要求2所述的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，在得到所述导纳模型传递函数后，代入频率s1＝2πf1、ss＝2πfs和sc＝2πfc以得到所述频率耦合导纳模型，其中，f1为工频，fs和fc均为扰动信号频率，且所述fs和fc互补，fs+fc＝2f1。5.根据权利要求1-4任一项所述的电压源型变流器的导纳模型和阻抗模型获取方法，其特征在于，对所述频率耦合导纳模型求逆，得到所述阻抗模型。6.一种电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小荣，刘威，刘华坤，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11