并网逆变器暂态稳定性分析方法及相关设备技术

本发明专利技术公开了一种并网逆变器暂态稳定性分析方法及相关设备。本发明专利技术通过对电压源型换流器系统进行建模，得到电压源型换流器系统的等效二阶数学模型，将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系，根据所述映射关系计算功角的最大角速度，通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域。由于本发明专利技术技术方案实现了对阻尼的放缩，使用等面积法则得到了一个相对精确的稳定的吸引域，较大地改善了电压源型换流器系统暂态稳定性的保守性。压源型换流器系统暂态稳定性的保守性。压源型换流器系统暂态稳定性的保守性。

【技术实现步骤摘要】
并网逆变器暂态稳定性分析方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及并网逆变器暂态稳定性分析方法及相关设备。

技术介绍

[0002]随着电力系统中的可再生能源渗透率越来越高，电力系统中电力电子设备容量也不断增加，而VSC(voltage source converter，电压源型换流器)控制的并网逆变器作为新能源接入电网的重要接口被广泛应用。与同步电机相似，VSC也具有大信号同步失稳问题，且正被广泛的研究。
[0003]目前对VSC稳定性的研究包括大信号法，大信号分析法主要包括时域仿真法、等面积、相图法等。其中，传统的等面积算法简单，具有较大的保守性，计算出的的吸引域相对精度较差，适用于复杂VSC系统的暂态稳定性分析方法仍有待进一步改进。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供并网逆变器暂态稳定性分析方法及相关设备，旨在解决现有技术中VSC暂态稳定性分析方法中计算的吸引域精度较差的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种并网逆变器暂态稳定性分析方法，所述并网逆变器暂态稳定性分析方法包括以下步骤：
[0007]对电压源型换流器系统进行建模，得到电压源型换流器系统的等效二阶数学模型；
[0008]将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系；
[0009]根据所述映射关系计算功角的最大角速度；
[0010]通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域。
[0011]优选地，所述电压源型换流器系统的等效二阶数学模型包括锁相环及电流控制环，所述锁相环通过输入公共端点处的q轴电压实现与电网的同步。
[0012]优选地，所述电压源型换流器系统的等效二阶数学模型包括：
[0013][0014]其中：
[0015][0016][0017]k2＝K
i
V
g
/M
[0018][0019]k4＝K
p
V
g
/M
[0020]其中，M为同步电机模型的惯量系数，K
p
和K
i
分别是比例系数和积分参数，R
g
和L
g
分别为等效电阻和电感，为线路的功率因数，I
g
为线路电流的幅值，分别为线路电流的d轴、q轴分量；定义x1＝δ，x2＝dδ/dt。
[0021]优选地，所述同步电机模型包括：
[0022][0023]其中，其中M和D分别为同步电机的惯量系数和阻尼系数，P
m
为机械功率，EU
g
sinδ/X)为电磁功率。
[0024]优选地，所述将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系，包括：
[0025]将等效二阶数学模型中k1项与同步电机模型中P
m
的等效；将等效二阶数学模型中的k2sinδ项则与同步电机模型中的EU
g
sinδ/X等效；将等效二阶数学模型中的项与同步电机模型中的阻尼等效，获得阻尼与功角映射关系。
[0026]优选地，所述根据所述映射关系计算功角的最大角速度，包括：
[0027]对等效二阶数学模型中预设公式进行拉普拉斯变换，计算出初值条件；
[0028]将初值条件代入预设公式的反函数中进行运算，计算得到在预设功角时的最大角速度。
[0029]优选地，所述通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域，包括：
[0030]将所述最大角速度代入所述预设公式中计算得到电压源型换流器系统暂态稳定性的右边界值；
[0031]根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的左边界值。
[0032]为实现上述目的，本专利技术还提出一种设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行并网逆变器暂态稳定性分析程序，所述并网逆变器暂态稳定性分析程序被所述处理器执行时实现如上所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法的步骤。
[0033]为实现上述目的，本专利技术还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有并网逆变器暂态稳定性分析程序，所述并网逆变器暂态稳定性分析程序被处理器执行时实现如上所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法的步骤。
[0034]为实现上述目的，本专利技术还提出一种并网逆变器暂态稳定性分析装置，所述并网逆变器暂态稳定性分析装置包括：
[0035]建模模块，用于对电压源型换流器系统进行建模，得到电压源型换流器系统的等效二阶数学模型；
[0036]等效模块，用于将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角
映射关系；
[0037]计算模块，用于根据所述映射关系计算功角的最大角速度；
[0038]放缩模块，用于通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域。
[0039]本专利技术通过根据对电压源型换流器系统进行建模，得到电压源型换流器系统的等效二阶数学模型，将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系，根据所述映射关系计算功角的最大角速度，通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域。由于本专利技术技术方案基于等效二阶数学模型进行分析，与同步电机模型进行对比，根据比较结果得到的最大角速度，将其代入电压源型换流器系统的阻尼项，实现对阻尼的放缩，使用等面积法则得到了一个相对精确的稳定的吸引域，较大地改善了电压源型换流器系统暂态稳定性的保守性。
附图说明
[0040]图1是本专利技术实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
[0041]图2是本专利技术并网逆变器暂态稳定性分析方法第一实施例的流程示意图
[0042]图3是图2中步骤S30的细化流程示意图；；
[0043]图4是图2中步骤S40的细化流程示意图；
[0044]图5是电压源型换流器系统示意图；
[0045]图6是图5中锁相环结构示意图；
[0046]图7是电压源型换流器系统等效控制框图；
[0047]图8是同步电机系统等效控制框图；
[0048]图9是基于线性逼近的等面积法则示意图；
[0049]图10是考虑负阻尼情况的改进型等面积法则示意图；
[0050]图11是并网逆变器暂态稳定性分析装置的模块示意图。
[0051]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0052]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并网逆变器暂态稳定性分析方法，其特征在于，所述并网逆变器暂态稳定性分析方法包括：对电压源型换流器系统进行建模，得到电压源型换流器系统的等效二阶数学模型；将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系；根据所述映射关系计算功角的最大角速度；通过所述最大角速度对电压源型换流器系统的阻尼进行放缩，根据等面积法则计算电压源型换流器系统的暂态稳定性的吸引域。2.如权利要求1所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法，其特征在于，所述电压源型换流器系统的等效二阶数学模型包括锁相环及电流控制环，所述锁相环通过输入公共端点处的q轴电压实现与电网的同步。3.如权利要求2所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法，其特征在于，所述电压源型换流器系统的等效二阶数学模型包括：其中：其中：k2＝K
i
V
g
/Mk4＝K
p
V
g
/M其中，M为同步电机模型的惯量系数，K
p
和K
i
分别是比例系数和积分参数，R
g
和L
g
分别为等效电阻和电感，为线路的功率因数，I
g
为线路电流的幅值，分别为线路电流的d轴、q轴分量；定义x1＝δ，x2＝dδ，/dt。4.如权利要求2所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法，其特征在于，所述同步电机模型包括：其中，其中M和D分别为同步电机的惯量系数和阻尼系数，P
m
为机械功率，EU
g
sinδ/X)为电磁功率。5.如权利要求4所述的并网逆变器暂态稳定性分析方法，其特征在于，所述将等效二阶数学模型与同步电机模型进行等效，获得阻尼与功角映射关系，包括：将等效二阶数学模型中k1项与同步电机模型中P
m
的等效；将等效二阶数...

【专利技术属性】
技术研发人员：田震，李锡林，唐英杰，查晓明，孙建军，黄萌，李翼翔，胡宇飞，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：