一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法技术

本发明专利技术公开了一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其包括采用线性化方法对静止同步补偿器交流电压外环进行谐波建模，得到交流电压外环的谐波模型；建立直流电压外环的谐波模型；基于交流电压外环的谐波模型和直流电压外环的谐波模型，建立电流内环的谐波模型；基于电流内环的谐波模型，得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程，并基于输出电压参考值方程计算得到调制比；基于调制比，根据交直流侧谐波传递关系构建静止同步补偿器输出电压方程，并对其进行标幺化处理；基于静止同步补偿器输出与并网点电压电流的关系，建立静止同步补偿器的完整谐波模型。本发明专利技术能够定量评估电网背景谐波与静止同步补偿器的相互作用，并具有足够的精确性。并具有足够的精确性。并具有足够的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法


[0001]本专利技术涉及交流输配电领域，具体涉及一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法。

技术介绍

[0002]静止同步补偿器作为新一代无功补偿装置，大量应用于输配电网中以改善电能质量问题。但是随着分布式能源的并网与电动汽车等新型负荷的接入，电网的运行环境不再理想，非理想的电网背景会使静止同步补偿器与电网之间存在谐波相互作用，可能威胁到整个系统的稳定性。解决这一问题的思路之一是对静止同步补偿器进行稳态谐波建模。传统的状态空间建模法缺点在于当系统的分量或参数发生变化时需要重建状态空间方程，对于一些结构频繁变化的系统例如新能源系统，无疑增加了建模的工作量。
[0003]有学者提出阻抗分析法对静止同步补偿器进行建模。但现有的研究大多基于正负序阻抗相互解耦的前提下建模。但是，当考虑锁相环回路(PLL)、不对称控制回路或直流母线电容的影响时，逆变器系统将产生频率耦合效应，原来的解耦模型会在特定频段产生不容忽视的误差。所以需要建立更加精确的模型来评估静止同步补偿器与电网背景谐波之间的相互作用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法解决了现有技术建模频段误差大以及评估不精确的问题。
[0005]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]提供一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其包括以下步骤：
[0007]S1、采用线性化方法对静止同步补偿器交流电压外环进行谐波建模，得到交流电压外环的谐波模型；
[0008]S2、建立直流电压外环的谐波模型；
[0009]S3、基于交流电压外环的谐波模型和直流电压外环的谐波模型，建立电流内环的谐波模型；
[0010]S4、基于电流内环的谐波模型，得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程，并基于输出电压参考值方程计算得到调制比；
[0011]S5、基于调制比，根据交直流侧谐波传递关系构建静止同步补偿器输出电压方程，并对其进行标幺化处理；
[0012]S6、基于静止同步补偿器输出与并网点电压电流的关系，建立静止同步补偿器的完整谐波模型。
[0013]进一步地，步骤S1中得到交流电压外环的谐波模型的具体过程包括：
[0014]S1
‑
1、根据公式：
[0015][0016]得到交流电压外环的谐波模型中的交流电压外环输入量的差分其中为公共耦合点交流电压的稳态值，为公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压d轴分量的稳态值，为稳态时公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压d轴分量的差分，为公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压q轴分量的稳态值，为稳态时公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压q轴分量的差分；
[0017]S1
‑
2、令则根据公式：
[0018][0019]得到交流电压外环的谐波模型中的并网电流h次谐波q轴分量参考值I
q
‑
refh
；其中H1(
·
)为交流电压外环传递函数，s为拉普拉斯算子，为交流电压h次谐波外环输入量参考值，为交流电压h次谐波外环输入量。
[0020]进一步地，步骤S2中建立直流电压外环的谐波模型的具体方法包括：
[0021]根据公式：
[0022]I
d
‑
refh
＝H2(s)*(V
dc
‑
refh
‑
V
dch
)
[0023][0024]得到直流电压外环的谐波模型中的并网电流h次谐波d轴分量参考值I
d
‑
refh
；其中V
dc
‑
refh
为直流电压h次谐波外环输入量参考值，V
dch
为直流电压外环输入量V
dc
的h次分量，H2(
·
)为直流电压外环传递函数，s为拉普拉斯算子，C为静止同步补偿器直流侧电容，表示在t时刻对直流电流外环输入量I
dc
求积分。
[0025]进一步地，步骤S3的具体方法包括：
[0026]基于交流电压外环的谐波模型和直流电压外环的谐波模型中的参数，根据公式：
[0027]V
qh
＝H3(s)*(I
qh
‑
I
q
‑
refh
)
[0028]V
dh
＝H3(s)*(I
dh
‑
I
d
‑
refh
)
[0029]得到电流内环的谐波模型中的电流内环输出电压h次谐波q轴分量V
qh
和电流内环输出电压h次谐波d轴分量V
dh
；其中H3(
·
)为电流内环传递函数，s为拉普拉斯算子，I
q
‑
refh
为并网电流h次谐波q轴分量参考值，I
d
‑
refh
为并网电流h次谐波d轴分量参考值。
[0030]进一步地，步骤S4中得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程，并基于输出电压参考值方程计算得到调制比的具体方法包括：
[0031]基于电流内环的谐波模型中的参数，根据公式：
[0032]U
a
‑
refh
＝cos(ω1t+θ1)
×
V
dh
‑
sin(ω1t+θ1)
×
V
qh
[0033][0034][0035]得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程中静止同步补偿器a相h次谐波输出电压参考值U
a
‑
refh
和输出电压参考值与PWM相互作用得到的调制比其中ω1为并网点电压基频频率，θ1为对应的基频电压相位角，cos为余弦函数，sin为正弦函数，t为时刻，K
PWM
为PWM比例系数，V
nom
‑
p
为基准相电压，V
dc0
为直流电压稳态值。
[0036]进一步地，步骤S5中构建静止同步补偿器输出电压方程和进行标幺化处理的具体方法包括：
[0037]S5
‑
1、根据公式：
[0038][0039]构建静止同步补偿器输出电压方程；其中V
cah
为静止同步补偿器a相输出电压参考值，为静止同步补偿器电压输入量，为输出电压参考值与PWM相互作用得到的调制比；
[0040]S5
‑
2、根据公式：
[0041][0042]对静止同步补偿器输出电压方程进行标幺化处理；其中V
cahpu
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用线性化方法对静止同步补偿器交流电压外环进行谐波建模，得到交流电压外环的谐波模型；S2、建立直流电压外环的谐波模型；S3、基于交流电压外环的谐波模型和直流电压外环的谐波模型，建立电流内环的谐波模型；S4、基于电流内环的谐波模型，得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程，并基于输出电压参考值方程计算得到调制比；S5、基于调制比，根据交直流侧谐波传递关系构建静止同步补偿器输出电压方程，并对其进行标幺化处理；S6、基于静止同步补偿器输出与并网点电压电流的关系，建立静止同步补偿器的完整谐波模型。2.根据权利要求1所述的用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其特征在于，步骤S1中得到交流电压外环的谐波模型的具体过程包括：S1
‑
1、根据公式：得到交流电压外环的谐波模型中的交流电压外环输入量的差分其中为公共耦合点交流电压的稳态值，为公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压d轴分量的稳态值，为稳态时公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压d轴分量的差分，为公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压q轴分量的稳态值，为稳态时公共耦合点三相电压经过Park变换后得到的并网点电压q轴分量的差分；S1
‑
2、令则根据公式：得到交流电压外环的谐波模型中的并网电流h次谐波q轴分量参考值I
q
‑
refh
；其中H1(
·
)为交流电压外环传递函数，s为拉普拉斯算子，为交流电压h次谐波外环输入量参考值，为交流电压h次谐波外环输入量。3.根据权利要求1所述的用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其特征在于，步骤S2中建立直流电压外环的谐波模型的具体方法包括：根据公式：I
d
‑
refh
＝H2(s)*(V
dc
‑
refh
‑
V
dch
)
得到直流电压外环的谐波模型中的并网电流h次谐波d轴分量参考值I
d
‑
refh
；其中V
dc
‑
refh
为直流电压h次谐波外环输入量参考值，V
dch
为直流电压外环输入量V
dc
的h次分量，H2(
·
)为直流电压外环传递函数，s为拉普拉斯算子，C为静止同步补偿器直流侧电容，表示在t时刻对直流电流外环输入量I
dc
求积分。4.根据权利要求1所述的用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其特征在于，步骤S3的具体方法包括：基于交流电压外环的谐波模型和直流电压外环的谐波模型中的参数，根据公式：V
qh
＝H3(s)*(I
qh
‑
I
q
‑
refh
)V
dh
＝H3(s)*(I
dh
‑
I
d
‑
refh
)得到电流内环的谐波模型中的电流内环输出电压h次谐波q轴分量V
qh
和电流内环输出电压h次谐波d轴分量V
dh
；其中H3(
·
)为电流内环传递函数，s为拉普拉斯算子，I
q
‑
refh
为并网电流h次谐波q轴分量参考值，I
d
‑
refh
为并网电流h次谐波d轴分量参考值。5.根据权利要求1所述的用于静止同步补偿器的稳态谐波建模方法，其特征在于，步骤S4中得到静止同步补偿器的输出电压参考值方程，并基于输出电压参考值方程计算得到调制比的具体方法包括：基于电流内环的谐波模型中的参数，根据公式：U
a
‑
re...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘可，车克杉，王轩，王昕，闫涵，杨嘉，杨放南，李剑武，刘冬平，郭财，张启晟，韩峰俊，邰向花，王少飞，杨军，王学斌，刘禹彤，赵金朝，罗敏，杨文丽，徐国祥，祝学年，
申请(专利权)人：国网青海省电力公司深圳市中电电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：