基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法及系统。该方法包括：建立电力电子装置源侧阻抗模型和载侧阻抗模型；确定主导控制参数；确定系统潜在振荡频段；确定主导控制参数边界；进而在主导控制参数边界内遍历求取优化参数。本发明专利技术能够提升电力电子装置的相角裕度，进而达到提升级联系统稳定性的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力电子装置控制领域，特别是涉及一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法及系统。

技术介绍

[0002]阻抗分析方法能够准确分析电力电子装置阻抗特性及级联系统稳定性，目前已经广泛应用于分析电力电子装置级联场景。通过阻抗分析法可以得到，系统稳定性取决于源
‑
载侧幅相曲线交接处的相角裕度。在电力电子装置级联过程中可能会因为控制参数设计不合理导致电力电子装置阻抗曲线产生“负阻尼”特性。此特性会导致电力电子装置级联过程由于相角裕度不足而产生振荡现象。
[0003]由电力电子装置阻抗模型可知，其阻抗特性受到控制参数的影响。当其控制参数发生变化时，系统的稳定性可能发生变化。因此，为了提高级联系统稳定性，亟需一种满足阻抗稳定条件的电力电子装置运行边界及其控制参数优化设计方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法及系统，能够提升电力电子装置的相角裕度，进而达到提升级联系统稳定性的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法，包括：
[0007]对电力电子级联系统进行划分，确定源侧子系统和载侧子系统；所述源侧子系统为电网侧的电力电子级联系统；所述载侧子系统为模块化多电平高压直流输电侧的电力电子级联系统；
[0008]根据源侧子系统和载侧子系统分别确定源侧阻抗模型和载侧阻抗模型；
[0009]根据源侧控制器参数取值与源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系确定源侧主导控制参数；并根据载侧控制器参数取值与载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系，确定载侧主导控制参数；载侧主导控制参数边界包括：电流控制参数和前馈控制参数；
[0010]根据源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定源侧阻抗模型的振荡频率；并根据载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定载侧阻抗模型的振荡频率；
[0011]利用源侧阻抗模型的振荡频率对源侧主导控制参数进行定量分析，确定源侧主导控制参数边界；并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界；
[0012]以源侧主导控制参数边界和载侧主导控制参数边界为约束边界，以设定遍历步长进行源侧主导控制参数和载侧主导控制参数的遍历，确定源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值对应的系统相角裕度；
[0013]将最大系统相角裕度对应的源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值做为主导控制参数最优值，并利用主导控制参数最优值进行运行。
[0014]可选地，所述根据源侧子系统和载侧子系统分别确定源侧阻抗模型和载侧阻抗模型，具体包括：
[0015]利用公式确定源侧阻抗模型；
[0016]利用公式确定载侧阻抗模型；
[0017]其中，Z
s
(s)为源侧阻抗模型，d为架空线路长度，l为单位长度的架空线的电感，c为单位长度的架空线的电容，r为单位长度的架空线电感的电阻，Z
L
(s)为载侧阻抗模型，V0为载侧电容电压和的直流分量，K
pc
为电流控制参数，T
d
为系统固定延时，K
f
为前馈控制参数，ω
p
为角频率，j为复数，e为自然数常数，L为桥臂电感，s为复频域变量。
[0018]可选地，所述利用源侧阻抗模型的振荡频率对源侧主导控制参数进行定量分析，确定源侧主导控制参数边界；并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界，具体包括：
[0019]利用公式进行定量分析；
[0020]其中，f1和f2为振荡频率边界频率。
[0021]可选地，所述并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界，还包括:
[0022]利用公式和公式确定前馈控制参数范围；
[0023]利用K
f
∈[0,min(K
f1
,K
f2
)]确定前馈控制参数边界；
[0024]利用公式和公式确定电流控制参数范围；
[0025]利用公式K
pc
∈[K
pcmin
,min(K
pc1
,K
pc2
)]确定电流控制参数边界；
[0026]其中，k为正实轴为起点，逆时针旋转的圈数，K
pcmin
为最小电流带宽阈值。
[0027]一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化系统，包括：
[0028]系统划分模块，用于对电力电子级联系统进行划分，确定源侧子系统和载侧子系统；所述源侧子系统为电网侧的电力电子级联系统；所述载侧子系统为模块化多电平高压直流输电侧的电力电子级联系统；
[0029]阻抗模型确定模块，用于根据源侧子系统和载侧子系统分别确定源侧阻抗模型和载侧阻抗模型；
[0030]主导控制参数确定模块，用于根据源侧控制器参数取值与源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系确定源侧主导控制参数；并根据载侧控制器参数取值与载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系，确定载侧主导控制参数；载侧主导控制参数边界包括：电流控制参数和前馈控制参数；
[0031]振荡频率确定模块，用于根据源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定源侧阻抗模型的振荡频率；并根据载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定载侧阻抗模型的振荡频率；
[0032]主导控制参数边界确定模块，用于利用源侧阻抗模型的振荡频率对源侧主导控制参数进行定量分析，确定源侧主导控制参数边界；并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界；
[0033]系统相角裕度确定模块，用于以源侧主导控制参数边界和载侧主导控制参数边界为约束边界，以设定遍历步长进行源侧主导控制参数和载侧主导控制参数的遍历，确定源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值对应的系统相角裕度；
[0034]主导控制参数最优值确定模块，用于将最大系统相角裕度对应的源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值做为主导控制参数最优值，并利用主导控制参数最优值进行运行。
[0035]可选地，所述阻抗模型确定模块具体包括：
[0036]源侧阻抗模型确定单元，用于利用公式确定源侧阻抗模型；
[0037]载侧阻抗模型确定单元，用于利用公式确定载侧阻抗模型；
[0038]其中，Z
s
(s)为源侧阻抗模型，d为架空线路长度，l为单位长度的架空线的电感，c为单位长度的架空线的电容，r为单位长度的架空线电感的电阻，Z
L
(s)为载侧阻抗模型，V0为载侧电容电压和的直流分量，K
pc
为电流控制参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法，其特征在于，包括：对电力电子级联系统进行划分，确定源侧子系统和载侧子系统；所述源侧子系统为电网侧的电力电子级联系统；所述载侧子系统为模块化多电平高压直流输电侧的电力电子级联系统；根据源侧子系统和载侧子系统分别确定源侧阻抗模型和载侧阻抗模型；根据源侧控制器参数取值与源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系确定源侧主导控制参数；并根据载侧控制器参数取值与载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线的关系，确定载侧主导控制参数；载侧主导控制参数边界包括：电流控制参数和前馈控制参数；根据源侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定源侧阻抗模型的振荡频率；并根据载侧阻抗模型确定的幅值和相位曲线确定载侧阻抗模型的振荡频率；利用源侧阻抗模型的振荡频率对源侧主导控制参数进行定量分析，确定源侧主导控制参数边界；并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界；以源侧主导控制参数边界和载侧主导控制参数边界为约束边界，以设定遍历步长进行源侧主导控制参数和载侧主导控制参数的遍历，确定源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值对应的系统相角裕度；将最大系统相角裕度对应的源侧主导控制参数的取值和载侧主导控制参数的取值做为主导控制参数最优值，并利用主导控制参数最优值进行运行。2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法，其特征在于，所述根据源侧子系统和载侧子系统分别确定源侧阻抗模型和载侧阻抗模型，具体包括：利用公式确定源侧阻抗模型；利用公式确定载侧阻抗模型；其中，Z
s
(s)为源侧阻抗模型，d为架空线路长度，l为单位长度的架空线的电感，c为单位长度的架空线的电容，r为单位长度的架空线电感的电阻，Z
L
(s)为载侧阻抗模型，V0为载侧电容电压和的直流分量，K
pc
为电流控制参数，T
d
为系统固定延时，K
f
为前馈控制参数，ω
p
为角频率，j为复数，e为自然数常数，L为桥臂电感，s为复频域变量。3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法，其特征在于，所述利用源侧阻抗模型的振荡频率对源侧主导控制参数进行定量分析，确定源侧主导控制参数边界；并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界，具体包括：利用公式进行定量分析；其中，f1和f2为振荡频率边界频率。4.根据权利要求3所述的一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化方法，其特
征在于，所述并利用载侧阻抗模型的振荡频率对载侧主导控制参数进行定量分析，确定载侧主导控制参数边界，还包括:利用公式和公式确定前馈控制参数范围；利用K
f
∈[0,min(K
f1
,K
f2
)]确定前馈控制参数边界；利用公式和公式确定电流控制参数范围；利用公式K
pc
∈[K
pcmin
,min(K
pc1
,K
pc2
)]确定电流控制参数边界；其中，k为正实轴为起点，逆时针旋转的圈数，K
pcmin
为最小电流带宽阈值。5.一种基于阻抗稳定边界的电力电子装置参数优化系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄通，陈新，曹北方，吴东华，阎明，范恺，
申请(专利权)人：陕西航空电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：