用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型及建模方法技术

本发明专利技术涉及一种用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型及建模方法，该变流器并网通用序阻抗模型包括有小信号变流器序抗阻模型和变流器并网序抗阻模型，变流器序抗阻模型包括交流侧导纳和直流侧导纳模型，相应地变流器并网序抗阻模型包括变流器并网的交流侧集总导纳模型和直流侧集总导纳模型。基于变流器并网通用序阻抗模型即可分析交流和直流侧的电路稳定性，推导出的通用序阻抗模型适用于各种基于DQ坐标变换控制结构的变流器，通过该模型可以极为便利地得到任一具有特定控制结构的变流器并网序阻抗，适用范围极广，使用灵活、方便。此外，本发明专利技术的建模方法可以推导用于基于其他坐标结构的变流器并网通用模型推导。

【技术实现步骤摘要】
用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型及建模方法
本专利技术属于电力装置并网稳定性分析
，具体涉及一种用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型及建模方法。
技术介绍
变流器在分布式能源、电力牵引、高压直流输电、柔性交流输电系统等领域有着广泛的应用，而且随着可再生能源的应用和现代电力系统的发展，其应用变得越来越广泛。变换器通常被用作交流电路、直流电路之间的中间单元，从而对电力系统的互连扩展特性和稳定性起着重要的作用(参见文献[1]-[6])。迄今为止，工程技术人员和相关研究人员通常在小信号分析的基础上，对变流器的阻抗特性进行研究，从而进一步分析判断系统稳定性。如文献[7]-[9]介绍了DQ域阻抗用；文献[10]介绍了折算到交流侧的变流器序阻抗，其中正序列和负序列组件之间的耦合被忽略；在文献[11]-[13]中，正序和负序分量之间的耦合也在阻抗模型中得到了反映。但是申请人发现：1、上述变流器阻抗模型都是在某一特定控制设计基础上推导获得，因此该模型也仅适用于具有这一特定控制结构的变流器。例如：文献[10]-[13]中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型，其特征在于，包括有变流器序抗阻模型和变流器并网序抗阻模型，所述变流器序抗阻模型包括变流器交流侧小信号导纳模型和直流侧导纳模型，所述变流器并网序抗阻模型包括变流器并网的交流侧集总导纳模型和直流侧集总导纳模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型，其特征在于，包括有变流器序抗阻模型和变流器并网序抗阻模型，所述变流器序抗阻模型包括变流器交流侧小信号导纳模型和直流侧导纳模型，所述变流器并网序抗阻模型包括变流器并网的交流侧集总导纳模型和直流侧集总导纳模型。


2.根据权利要求1所述的用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型，其特征在于，所述变流器交流侧小信号导纳模型为导纳矩阵Ydc，具体矩阵元素为式子(1)；



所述变流器直流侧导纳模型为导纳矩阵Yac(s)，具体矩阵元素为式子(2)；



所述变流器并网的交流侧集总导纳模型为导纳矩阵Y′dc(s±jω1)，具体矩阵元素为式子(3)；



而且



所述变流器直流侧集总导纳模型为导纳矩阵Y′ac(s)，具体矩阵元素为式子(4)；
Yac′(s)＝Ydd(s)[1-kac(s)](4)
而且



其中，s为拉普拉斯函数基本变量jω1为基波频率；Ypp(s+jω1)为变流器正序扰动分量导纳；Ynp(s+jω1)为变流器正序扰动分量到负序扰动分量的转移导纳；Ypn(s-jω1)为变流器负序扰动分量到正序扰动分量的转移导纳；Ydp(s+jω1)为变流器直流扰动分量到正序扰动分量的转移导纳；Ydn(s-jω1)为为变流器直流扰动分量到负序扰动分量的转移导纳；Ynn(s-jω1)为变流器负序扰动分量导纳；Ys(s+jω1)为变流器外接交流电路正序集总导纳；Ys(s-jω1)为为变流器外接交流电路负序集总导纳；Ydd(s)为直流侧扰动的变流器导纳；Ypd(s)为交流侧正序扰动到直流侧的转移导纳；Ynd(s)为交流侧负序扰动到变流器直流侧的转移导纳；Ypd(s)为交流侧正序扰动到变流器直流侧的转移导纳；Tθ(s)为锁相环角度偏移的传递函数；Ti(s)为正序交流电流信号的传递函数；Tv(s)为正序交流电压信号的传递函数；Td(s)为直流信号传递函数；Tnp1为外环负-正序间的耦合函数一；Tnp2(s)为外环负-正序间的耦合函数二；Tvn(s)为负序交流电压信号的传递函数；Tin(s)为负序交流电流信号的传递函数；Tpn(s)为外环正-负序间的耦合函数；和分别为基波电压、正序电压扰动和负序电压扰动的相角；Km为调制指数增益；Kpp(s+jω1)、Kpn(s-jω1)、Knp(s+jω1)和；Knn(s-jω1)分别是导纳Ypp(s+jω1)、Ypn(s-jω1)、Ynp(s+jω1)和Ynn(s-jω1)的交直流耦合系数；V1为换流器交流侧基波电压；Vdc为变流器直流侧电压的直流分量；为变流器D-Q坐标电流参考值；Idc为变流器直流侧电流的直流分量；L为变流器电抗，其中顶标”→”表示该变量的复数空间矢量。


3.一种用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型的建模方法，其特征在于，包括变流器序抗阻模型的建模方法和变流器并网序抗阻模型的建模方法；其中，
所述变流器序抗阻模型的建模方法包括以下步骤：
S101.定义公共连接点A相电压，所述公共连接点A相电压由基本正序电压分量、正序扰动电压分量、负序扰动电压分量和零序扰动电压分量组成；
S102.定义变流器直流侧电压，所述变流器直流侧电压由直流分量和电流扰动分量组成；
S103.根据定义的换流器交流电压扰动推导出锁相环的追踪电角度扰动并进行Park变换和Park逆变换，得到变流器调制系数扰动分量的复数空间矢量；
S104.定义换流器控制环节基于交流电压、电流和直流电压、电流的通用传递函数，并根据电压源变流器的平均模型推导获得交流电流扰动的复函数空间矢量，进一步得到交流电流扰动正序分量和负序分量，从而从交流电压扰动和交流电流扰动相互关系得到变流器交流侧小信号导纳模型；
S105.根据变流器交流侧小信号导纳模型和交流器直流侧的电流扰动分量求得直流侧扰动电流，并从其中得到变流器直流侧导纳模型；
所述变流器并网序抗阻模型的建模方法包括以下步骤：
S201.根据变流器直流侧的集总导纳和S105求得的直流侧扰动电流得到直流侧扰动电压；
S202.将直流侧扰动电压代入S104得到的交流电流扰动正序分量、负序分量中，得到变流器并网的交流侧集总导纳模型；
S203.根据变流器并网的交流侧集总导纳模型进一步求得变流器直流侧集总导纳模型。


4.根据权利要求3所述的用于稳定性分析的变流器并网通用序阻抗模型的建模方法，其特征在于，由基本正序电压分量、...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭焕，刘敏，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东;44