一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法技术方案

本发明专利技术涉及一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法。根据优化动态短路比模型DSCR进行判断，优化动态短路比模型DSCR在传统单馈入短路比的基础上增加了模型系数,模型系数中包含锁相环控制的参数以及数字控制参数；优化动态短路比模型DSCR的建立方法为根据单电力电子设备馈入系统建立离散时间状态模型，并建立李雅普诺夫函数，最后基于压缩映射定理，建立优化动态短路比模型DSCR。与现有技术相比，本发明专利技术具有考虑锁相环控制控制以及数字控制的影响，以及参数具有实时性等优点。以及参数具有实时性等优点。以及参数具有实时性等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法


[0001]本专利技术涉及一种电力电子控制领域，尤其是涉及一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法。

技术介绍

[0002]随着新型电力电子系统的不断发展以及传统常规机组的关停，通过电力电子设备馈入受端电网的新能源规模逐渐增加，受端电网对于电力电子设备的支撑强度逐渐下降，系统的动态稳定性受到威胁。在弱电网环境下，由于锁相环控制参数设置不合理，并网点发生扰动后，锁相环控制环节的动态使得电力电子设备输出的电压发生振荡，进而使得并网点处发生持续振荡，进而使得系统失稳。另外，由于电力电子设备采用数字控制，数字控制带来的控制延时和计算延时使得锁相环动态产生的影响进一步扩大，进而恶化系统稳定性。如何准确判断系统稳定性显得只管重要。
[0003]在理论研究和工程应用中，通常使用单馈入短路比(short circuit ratio，SCR)来评估受端电网对于外接设备的支撑强度。但是由于参数是额定值，因此该指标只能运用在规划阶段。
[0004]由于传统短路比无法运用在运行阶段，因此其无法计入锁相环动态和数字控制的影响，使得实际计算出的短路比的临界值会出现变化，不是一个准确的恒定值。倘若沿用经验性数值2来判断系统临界稳定性，则会出现判断精确度较低的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，以解决现有判断方法无法考虑锁相环控制以及数字控制使得判断不准确的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，将单电力电子设备馈入系统的实时信息输入优化动态短路比模型DSCR并进行判断，所述优化动态短路比模型DSCR表达式为：
[0008][0009]式中，K表示模型系数，M表示总时间，均表示增益系数，SCR表示单电力电子设备馈入系统的单馈入短路比。
[0010]判断优化动态短路比模型DSCR的输出数值：
[0011]若输出数值大于1，则系统动态稳定；
[0012]若输出数值等于1，则系统动态临界稳定；
[0013]若输出数值小于1，则判断是否满足第一条件：若是，则系统动态稳定；若否，则系
统动态不稳定；
[0014]所述第一条件具体如下：在M时刻，存在一个正数λ，使得以下表达式成立：
[0015]γ
iu
||u||≤λ||x
i
(0)||
[0016][0017]式中，γ
iu
，x
i
分别是增益函数值和所述单电力电子设备馈入系统的子系统的解，表示增益系数。
[0018]进一步地，所述子系统的解x
i
的表达式为：
[0019][0020][0021][0022]式中，和均为计算系数矩阵，其中最后的下标数字第一位数字代表矩阵的行，第二位数字代表矩阵的列，M表示总时间，k表示采样时刻，u(k)表示输入系数；i
gα
，i
gβ
，v
gα
，v
gβ
，i
oα
，i
oβ
，v
cα
，v
cβ
，v
Gα
和v
Gβ
分别表示电力电子设备输出电流i
g
、并网点电压v
g
、流过受端电网戴维南等值电感L
s
的电流i
o
、电力电子设备瞬时输出电压v
c
以及受端
电网戴维南等值电源的电压v
G
在两相静止坐标系下的分量；x1，x2和x3分别表示电流控制环节d轴控制、q轴控制以及锁相环环节中离散积分环节的状态量；θ
pll
表示锁相环环节产生的相角；I
gd
和I
gq
分别表示控制器输入参考值的d轴、q轴量。
[0023]进一步地，所述增益系数(i＝1或2)的表达式为：
[0024][0025][0026]式中，和均为计算系数矩阵，其中最后的下标数字第一位数字代表矩阵的行，第二位数字代表矩阵的列，M表示总时间，k表示采样时刻。
[0027]进一步地，所述计算系数矩阵和的表达式为：
[0028][0029][0030][0031]式中，Θ(k)为计算系数，U
N
是单电力电子设备馈入系统的并网点额定电压；ω0是基准角频率；L
s
是单电力电子设备馈入系统受端电网的戴维南等值电感；P
EN
是单电力电子设备馈入系统额定输送有功功率，设备馈入系统额定输送有功功率，和均表示子系统系数。
[0032]进一步地，所述计算系数矩阵和的表达式为：
[0033][0034][0035][0036][0037]式中，K
iP
和K
pllP
分别表示d、q轴单电力电子设备馈入系统PI环节中和锁相环的比例系数；K
iI
和K
pllI
分别表示d、q轴单电力电子设备馈入系统PI环节中和锁相环的积分系数；ω
r
表示谐振角频率，T
s
表示采样周期，θ
pll
表示单电力电子设备馈入系统锁相环环节产生的相角，L
s
表示受端电网戴维南等值电感，L
f
表示滤波电感，C
f
表示滤波电容。
[0038]进一步地，优化动态短路比模型DSCR的建立方法如下：
[0039]S1、建立单电力电子设备馈入系统的不含控制器的连续域主电路动态方程，并得到主电路离散域状态模型；
[0040]S2、建立带有锁相环控制的控制器的离散状态模型；
[0041]S3、根据步骤S1和S2的两个离散状态模型建立单电力电子设备馈入系统的离散时间状态模型；
[0042]S4、根据所述离散时间状态模型型建立李雅普诺夫函数；
[0043]S5、基于压缩映射定理，根据所述李雅普诺夫函数建立DSCR模型。
[0044]进一步地，所述离散时间状态模型的建立步骤如下：
[0045]SA1、根据所述单电力电子设备馈入系统，建立不含控制器的连续域主电路动态方程；
[0046]SA2、基于精确离散方法，将不含控制器的连续域主电路动态方程离散化，得到单电力电子设备馈入系统中的第一个子系统；
[0047]SA3、基于前向欧拉法，建立带有锁相环控制的控制器的离散状态模型，设为单电力电子设备馈入系统的第二个子系统；
[0048]SA4、将所述第一个子系统和第二个子系统结合，得到所述离散时间状态模型。
[0049]进一步地，所述李雅普诺夫函数的建立步骤如下：
[0050]SB1、通过数学归本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，其特征在于，将单电力电子设备馈入系统的实时信息输入优化动态短路比模型DSCR并进行判断，所述优化动态短路比模型DSCR表达式为式中，K表示模型系数，M表示总时间，均表示增益系数，SCR表示单电力电子设备馈入系统的单馈入短路比；判断优化动态短路比模型DSCR的输出数值：若输出数值大于1，则系统动态稳定；若输出数值等于1，则系统动态临界稳定；若输出数值小于1，则判断是否满足第一条件：若是，则系统动态稳定；若否，则系统动态不稳定；所述第一条件具体如下：在M时刻，存在一个正数λ，使得以下表达式成立：γ
iu
||u||≤λ||x
i
(0)||式中，γ
iu
，x
i
分别是增益函数值和所述单电力电子设备馈入系统的子系统的解，表示增益系数。2.根据权利要求1所述的一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，其特征在于，所述子系统的解x
i
的表达式为：
式中，和均为计算系数矩阵，其中最后的下标数字第一位数字代表矩阵的行，第二位数字代表矩阵的列，M表示总时间，k表示采样时刻，u(k)表示输入系数；i
gα
，i
gβ
，v
gα
，v
gβ
，i
oα
，i
oβ
，v
cα
，v
cβ
，v
Gα
和v
Gβ
分别表示电力电子设备输出电流i
g
、并网点电压v
g
、流过受端电网戴维南等值电感L
s
的电流i
o
、电力电子设备瞬时输出电压v
c
以及受端电网戴维南等值电源的电压v
G
在两相静止坐标系下的分量；x1，x2和x3分别表示电流控制环节d轴控制、q轴控制以及锁相环环节中离散积分环节的状态量；θ
pll
表示锁相环环节产生的相角；I
gd
和I
gq
分别表示控制器输入参考值的d轴、q轴量。3.根据权利要求1所述的一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，其特征在于，所述增益系数(i＝1或2)的表达式为：
式中，和均为计算系数矩阵，其中最后的下标数字第一位数字代表矩阵的行，第二位数字代表矩阵的列，M表示总时间，k表示采样时刻。4.根据权利要求3所述的一种单电力电子设备馈入系统动态稳定判断方法，其特征在于，所述计算系数矩阵和的表达式为：的表达式为：的表达式为：式中，Θ(k)为计算系数，U
N
是单电力电子设备馈入系统的并网点额定电压；ω0是基准角频率；L
s
是单电力电子设备馈入系统受端电网的戴维南等值电感；P
EN
是单电力电子设备馈入系统额定输送有功功率，馈入系统额定输送有功功率，和均表示子系统系数。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东东，孙梦显，米阳，赵耀，徐波，安胜辉，高毅，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：