一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法技术

本发明专利技术公开一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法，属于微电网技术领域，包括：步骤1：建立使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型；步骤2：将步骤1建立的电流限幅器模型代入逆变器全阶模型中，建立不含有“奇点”的逆变器模型；步骤3：在步骤2获得的逆变器模型的基础上，构建T

【技术实现步骤摘要】
一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法


[0001]本专利技术属于微电网
，涉及一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法。

技术介绍

[0002]随着全球化石能源的枯竭，新能源技术成为取代传统化石能源发电的重要手段。逆变器作为新能源发电的重要核心装备之一，正被大量广泛应用于并网、离网发电场合。下垂逆变器是近些年来得到快速发展的一种电压控制型逆变器，下垂逆变器的暂态评估与暂态运行能力正受到越来越多的关注。
[0003]传统发电机组的暂态稳定性评估方法已经较为成熟，常用的暂态稳定性评估方法主要有能量函数法与数值仿真法，但数值仿真法灵活性差、对计算资源需求大，因此能量函数法在电力系统暂态稳定性评估方面获得了较为广泛的应用。与此同时，逆变器的广泛应用催生了对逆变器暂态稳定性评估方案的需求。相比于传统的发电机组，逆变器具有控制方式灵活、参数变量多、过流能力差等特点，传统的能量函数方法不能完全适用于具有多种类型的逆变器，因此针对逆变器的能量函数构建方法仍有待改进。
[0004]由于下垂逆变器过流能力差，因此控制环节中通常会加入电流限幅器以限制逆变器的电流，但电流限幅器的限幅过程非线性强，导致系统模型不连续。由于传统的能量函数方法依赖于连续的系统模型，此时如采用传统的能量函数方法，将无法构造包含限幅器的逆变器能量函数，并因此无法进行逆变器暂态稳定性评估。现有的针对逆变器的能量函数的构建方法通常不考虑逆变器的限幅器的影响，直接使用等效电路模型计算潮流走向并计算出能量函数，该方式未能充分考虑到电力电子装置低过流、易烧毁的特性，不能针对含限幅器的电力电子系统的运行特性得到准确的能量函数，导致对电力电子装置的稳定性评估存在误判风险。与此同时，为了解决含电流限幅器的逆变器的能量函数评估问题，已有部分文献提出使用改进的首次积分法构建电力电子系统的能量函数，该方法通过使用特定拟合函数代替限幅器的限幅效果近似得到连续的系统运行模型，并逐项积分来实时计算逆变器的能量函数。但首次积分法应用于大惯性系统效果较好，存在小惯性场景效果差、可考虑变量仅有角速度与功角，无法考虑限幅器的影响。首次积分法在有较大转动惯量的发电机组的应用场合下的暂态稳定性评估效果较好，但下垂逆变器的等效惯性极小，因此首次积分法难以完全适用于下垂控制的逆变器。此外，由于首次积分法仅考虑系统的二阶摇摆方程，不涉及高阶运算，而单个下垂逆变器是13阶系统，因此首次积分法计算得到的系统能量函数与逆变器的实际能量函数差距较大。改进的首次积分法虽然可以考虑限幅器的作用并构建能量函数，但仍无法解决参数数量与自身保守性强的问题。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法，解决了现有的构建含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数过程中面临的系统模型不
连续、涉及参数变量多、精确度较低、保守性强等问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，
[0007]一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：建立使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型；
[0009]步骤2：将步骤1建立的电流限幅器模型代入逆变器全阶模型中，建立不含有“奇点”的逆变器模型；
[0010]步骤3：在步骤2获得的逆变器模型的基础上，构建T-S模糊函数模型，并得到下垂逆变器能量函数表达式与稳定域。
[0011]进一步的，所述步骤1使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型，使用的是以下电流限幅器模型：
[0012][0013][0014]其中：
[0015]因此，使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型如下：
[0016][0017]其中：I
dref
为经电流限幅器输出的逆变器d轴电流参考值；I
qref
为经电流限幅器输出的逆变器q轴电流参考值；I
dref1
为电流控制环的d轴参考值；I
qref1
为电流控制环的q轴参考值；I
max
为逆变器限幅器的最大电流幅值，为允许的逆变器最大输出电流幅值；I
mag
为逆变器实际输出电流值的最大幅值；I
bias
表示Sigmoid函数输出的参考电流与电流限幅器实际输出值的差值；k为参数变量，是一个常数；e为自然常数；
[0018]根据上式可得，当I
dref1
>>I
max
时，认为I
dref
≈I
max
；当I
dref1
<<I
max
时，认为I
dref
≈I
dref1
；同理，当I
mag
<<I
max
时，I
qref
≈I
qref1
；当I
mag
<<I
max
时，有：同理，当I
dref1
>I
max
时，I
dref
≈I
max
，即有I
qref
＝0。
[0019]进一步的，所述步骤2的逆变器全阶模型的准稳态方程为：
[0020][0021]其中为系统方程表达式；x＝[x1x2...x
13
]为系统方程状态变量矩阵的详细展开形式；为系统方程状态变量导数的矩阵；x为系统方程状态变量矩阵；μ为常量；x1x2...x
13
为下垂逆变器的13个系统状态变量；
[0022]将使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型代入到逆变器全阶模型的准稳态方程中，得到不含有“奇点”的逆变器模型为：
[0023][0024]其中[I
dref
,I
qref
]＝g(I
dref1
,I
qref1
,I
max
,k,I
bias
)为使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型。
[0025]进一步的，所述步骤3具体为：
[0026]首先构建T-S模糊函数模型：假设逆变器模型的线性状态矩阵为A，假设A中有n个非线性量，其对应有2
n
个逆变器的系统矩阵A
i
，假设存在待求能量函数对应的矩阵M，可构建出如下线性不等式：
[0027][0028]根据上式可以得到下垂逆变器能量函数表达式：
[0029]V(x)＝x
T
.M.x
[0030]其中V(x)为下垂逆变器能量函数；
[0031]根据V(x)＝x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型；步骤2：将步骤1建立的电流限幅器模型代入逆变器全阶模型中，建立不含有“奇点”的逆变器模型；步骤3：在步骤2获得的逆变器模型的基础上，构建T-S模糊函数模型，并得到下垂逆变器能量函数表达式与稳定域。2.根据权利要求1所述的一种含有电流限幅器的下垂逆变器能量函数构造的方法，其特征在于，所述步骤1使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型，使用的是以下电流限幅器模型：下电流限幅器模型：其中：因此，使用Sigmoid函数表示的不含“奇点”的电流限幅器模型如下：其中：I
dref
为经电流限幅器输出的逆变器d轴电流参考值；I
qref
为经电流限幅器输出的逆变器q轴电流参考值；I
dref1
为电流控制环的d轴参考值；I
qref1
为电流控制环的q轴参考值；I
max
为逆变器限幅器的最大电流幅值，为允许的逆变器最大输出电流幅值；I
mag
为逆变器实际输出电流值的最大幅值；I
bias
表示Sigmoid函数输出的参考电流与电流限幅器实际输出值的差值；k为参数变量，是一个常数；e为自然常数；根据上式可得，当I
dref1
>>I
max
时，认为I
dref
≈I
max
；当I
dref1
<<I
max
时，认为I
dref
≈I
dref1
；同理，当I
mag
<<I
max
时，I
qref
...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，赵峰，彭也伦，沈超，程慧婕，沈阳，易相彤，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：