一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统，包括：基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数；基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群；基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数，得到多逆变器系统的同调等值模型，用于对新能源场站的多逆变器系统进行仿真分析。本发明专利技术提出了一种实用化的逆变器同调判据，实现了多台逆变器并网系统的等值降阶，在保证仿真精度的前提下，极大简化了多逆变器并网系统模型并提高了仿真的速度，可以广泛应用于电力电子技术领域。域。域。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统


[0001]本专利技术属于电力电子
，尤其涉及一种基于频域传递函数的新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统。

技术介绍

[0002]随着新能源发电并网技术的飞速发展，作为新能源并网重要接口的并网逆变器在电力系统中的渗透率不断提高。在大规模风电场和光伏电站中并网逆变器数量繁多、控制方式复杂，如果对每台新能源并网逆变器都进行详细建模，将极大的增加仿真分析的复杂程度。一个能够准确表征系统整体动态特性且等值简化的模型可以很好地解决这一问题。
[0003]目前新能源场站的动态等值建模方法主要有降阶法和动态聚合法两大类。降阶法一般采用数学方法或系统理论，为减少新能源场站整体模型的阶数，需要对详细系统微分方程进行降阶、化简，但降阶法针对不同的分析问题会舍去系统一些状态变量，破坏了新能源并网逆变器原有的物理结构。
[0004]动态聚合法又分为单机聚合和多机聚合，是较为常用的一种方法。单机聚合将整个新能源场站等值为一台机组，会产生较大的误差。多机聚合是先分群再聚合，而分群判据的选取会显著影响等值前后的误差，目前大多数多机聚合方法均依据新能源机组类型、运行方式、安装位置等简单指标进行划分，因此，现有等值方法在不同外部环境条件下所得等值模型的准确性差异较大。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法和系统，从并网逆变器线性化模型出发对系统进行等值聚合，提高了多机聚合模型的准确性，提高了仿真运行的效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其包括以下步骤：
[0008]基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数；
[0009]基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群；
[0010]基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数，得到多逆变器系统的同调等值模型，用于对新能源场站的多逆变器系统进行仿真分析。
[0011]进一步，所述基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数的方法，包括：
[0012]建立新能源并网逆变器数学模型；
[0013]将所述数学模型线性化，得到单台逆变器在dq同步旋转坐标系下并网点电压与并
网逆变器输出电流的关系；
[0014]选取无穷大电网作为统一坐标系，将得到的单台逆变器在dq同步旋转坐标系下并网点电压与逆变器输出电流的关系转化到统一坐标系。
[0015]进一步，所述基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群的方法，包括：
[0016]建立基于频域传递函数的逆变器同调判据；
[0017]基于阻抗传递函数的幅频特性，对所述逆变器同调判据进行简化，得到基于阻抗传递函数Z
xx
的幅频特性响应的实用化判据；
[0018]根据所述实用性同调判据定义逆变器的差异度；
[0019]依次计算每两台逆变器的差异度，根据差异度及选取的容许误差对逆变器进行同调判别并进行分群。
[0020]进一步，所述逆变器的差异度为：
[0021]ε
ij
＝|G
i
(Z
xxi
(s))
‑
G
j
(Z
xxj
(s))|
[0022]式中，ε
ij
为逆变器的差异度；Z
xxi
(s)和Z
xxj
(s)分别为统一坐标系下第i台逆变器和第j台逆变器的x轴输出电流变化量到x轴并网点电压变化量的阻抗传递函数。
[0023]进一步，所述基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数时，包括：电路结构参数的聚合和控制系统参数的聚合，所述控制系统参数的聚合包括锁相环控制参数的聚合以及电流环控制参数的聚合。
[0024]进一步，所述电路结构参数的聚合为：
[0025]L
f,eq
＝L
f1
//L
f2
//
…
//L
fn
[0026]式中，L
f,eq
为等值模型的滤波电感，L
f1
、L
f2
、
……
L
fn
分别表示某一同调群内第1～n台并网逆变器的滤波电感。
[0027]进一步，所述锁相环控制参数的聚合方法为：
[0028][0029]式中，k
pPLL,eq
和k
iPLL,eq
分别为等值系统的锁相环比例系数和积分系数；k
pPLLi
和k
iPLLi
分别为第i台逆变器锁相环的比例系数和积分系数，c
i
为第i台逆变器的权重系数；
[0030]电流环控制参数的聚合方法为：
[0031][0032]式中，k
pi,eq
和k
ii,eq
分别为等值系统的电流环比例系数和积分系数；k
pij
和k
iij
分别为第j台逆变器电流环的比例系数和积分系数，c
j
为第j台逆变器的权重系数。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种新能源并网逆变器小信号等值建模系统，其包括：
[0034]阻抗传递函数确定模块，用于基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数；
[0035]同调分群模块，用于基于阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群；
[0036]聚合参数计算模块，用于基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数，得到多逆变器系统的同调等值模型，对新能源场站的多逆变器系统进行仿真分析。
[0037]第三方面，本专利技术提供一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述新能源并网逆变器小信号等值建模方法的步骤。
[0038]第四方面，本专利技术提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现根据所述新能源并网逆变器小信号等值建模方法的步骤。
[0039]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本专利技术通过基于逆变器频域传递函数的同调判据对多逆变器并网系统进行同调分群，克服了传统单机等值误差较大的缺点，同时克服了现有多机同调判据依赖于新能源场站实测数据的缺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数；基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群；基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数，得到多逆变器系统的同调等值模型，用于对新能源场站的多逆变器系统进行仿真分析。2.如权利要求1所述的一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其特征在于，所述基于建立的新能源并网逆变器线性化数学模型，得到统一坐标系下单台逆变器由输出电流到并网点电压的阻抗传递函数的方法，包括：建立新能源并网逆变器数学模型；将所述数学模型线性化，得到单台逆变器在dq同步旋转坐标系下并网点电压与并网逆变器输出电流的关系；选取无穷大电网作为统一坐标系，将得到的单台逆变器在dq同步旋转坐标系下并网点电压与逆变器输出电流的关系转化到统一坐标系。3.如权利要求1所述的一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其特征在于，所述基于所述阻抗传递函数确定逆变器同调判据，并计算n台逆变器幅频特性的差异度，对n台逆变器进行同调分群的方法，包括：建立基于频域传递函数的逆变器同调判据；基于阻抗传递函数的幅频特性，对所述逆变器同调判据进行简化，得到基于阻抗传递函数Z
xx
的幅频特性响应的实用化判据；根据所述实用性同调判据定义逆变器的差异度；依次计算每两台逆变器的差异度，根据差异度及选取的容许误差对逆变器进行同调判别并进行分群。4.如权利要求3所述的一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其特征在于，所述逆变器的差异度为：ε
ij
＝|G
i
(Z
xxi
(s))
‑
G
j
(Z
xxj
(s))|式中，ε
ij
为逆变器的差异度；Z
xxi
(s)和Z
xxj
(s)分别为统一坐标系下第i台逆变器和第j台逆变器的x轴输出电流变化量到x轴并网点电压变化量的阻抗传递函数。5.如权利要求1所述的一种新能源并网逆变器小信号等值建模方法，其特征在于，所述基于逆变器的分群结果，计算每个同调群内逆变器的聚合参数时，包括：电路结构参数的聚合和控制系统参数的聚合，所述控制系统参数的聚合包括锁相环控制参数的聚合以及电流环控制参数的聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟启迪，李明，李翼翔，马玉龙，田震，查晓明，蒲莹，卢亚军，尹健，刘琳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：