大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法技术

一种大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，首先建立同步发电机和构网型逆变器组成的孤岛系统非线性动力学模型，其次推导出能够有效表达振荡特性的孤岛系统时变参数二阶振荡器，再次采用多尺度法提取时变自然频率并分析影响时变频率的主要因素，最后通过不稳定判据揭示同步发电机和构网型逆变器交互振荡的物理机理。变器交互振荡的物理机理。变器交互振荡的物理机理。

【技术实现步骤摘要】
大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法


[0001]本专利技术涉及一种同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法。

技术介绍

[0002]目前，构建能有效抵御复杂环境下大扰动的电力系统，对实现安全可靠供电、保障社会经济发展具有重要意义。当电力系统遭遇极端异常天气发生大停电等场景时，电力系统能够以多个孤岛方式运行。此时，孤岛电力系统的恢复及持续供电能力可通过构网型逆变器(GFI)以及传统同步发电机(SGs)支撑。然而，当构网型逆变器和传统同步发电机在孤岛系统中并联运行时，大扰动后构网型逆变器响应速度较快，而传统同步发电机动态响应较慢，因此，两者交互可能出现的振荡不稳定性现象，将威胁孤岛电力系统的安全稳定运行。
[0003]为提高孤岛电力系统的恢复力和安全稳定性，亟需揭示同步发电机/构网型逆变器交互振荡的稳定机理。针对含有同步发电机和构网型逆变器的孤岛微电网，一般采用小信号模型计算多种模态，从而识别主导振荡模态，然而小信号模型无法计及大扰动下的非线性因素影响。另一方面，Lyapunov函数通常用于大扰动稳定性分析，然而Lya本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，首先建立同步发电机和构网型逆变器组成的孤岛系统非线性动力学模型，其次推导出能够有效表达振荡特性的孤岛系统时变参数二阶振荡器，再次采用多尺度法提取时变自然频率并分析影响时变频率的主要因素，最后通过不稳定判据揭示同步发电机和构网型逆变器交互振荡的物理机理；步骤如下：步骤1：建立含下垂控制器的电网构网型逆变器动态微分方程，并建立同步发电机动态微分方程；步骤2：建立含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子动力学模型；步骤3：采用多尺度摄动法提取时变自然频率，揭示含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子参变振荡物理机理；步骤4：针对同步发电机和构网型逆变器的交互振荡物理机理，推导出诱发交互振荡的参变振荡稳定判据。2.如权利要求1所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的步骤1中，考虑构网型逆变器的快速调节特性，建立含下垂控制器的电网构网型逆变器动态微分方程如下：器动态微分方程如下：器动态微分方程如下：式(1)
‑
(3)中，其中变量上的点表示导数，i表示构网型逆变器节点，ω
ref
是角频率的参考值；ω
i
是构网型逆变器角频率，δ
i
表示构网型逆变器相对于参考值的相位角；m
Pi
为构网型逆变器下垂控制系数，P
ei
是构网型逆变器的有功功率输出，V
i
和V
j
分别是构网型逆变器端口电压幅值和同步发电机的内部电压幅值；采用Kron化简方法对构网型逆变器和同步发电机混合系统进行等效，则G
ii
是等效的局部电导负荷，|Y
ij
|和β
ij
分别是Y
ij
的绝对值和相角，Y
ij
是构网型逆变器和同步发电机间的连接导纳。3.如权利要求1所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的步骤2建立的含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子动力学模型为：式中，δ
ij
是构网型逆变器和同步发电机相对相位角，β
ij
是构网型逆变器和同步发电机间连接导纳的相角，F是泵浦函数的幅值，P
dis
是等效扰动函数，D0＝ω
ref
m
Pi
V
i
V
j
|Y
ij
|和D
0 cos(δ
ij
+β
ij
)定义为等效阻尼系数，同时ω
n
被称为固有自然振荡频率：式中，ω
n
是固有自然振荡频率，ω
ref
是角频率的参考值，M
j
为同步发电机惯性时间常数，V
i
和V
j
分别是构网型逆变器端口电压幅值和同步发电机的内部电压幅值，|Y
ij
|是Y

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华，裴玮，马腾飞，张国宾，王天昊，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：