本申请涉及锁相并网换流器的稳定性分析方法及系统，其中所述方法包括：获取换流器并网系统发生故障时对应的等效电路；根据所述等效电路确定所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压；根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型；基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型确定换流器并网系统发生故障时各锁相同步参数对应的相图；利用所述各锁相同步参数对应的相图对锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。本申请提出的技术方案，基于各锁相同步参数对应的相图，在换流器并网系统发生故障时，可以简单精确的对锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。
【技术实现步骤摘要】
锁相并网换流器的稳定性分析方法及系统
[0001]本申请涉及稳定性分析领域，尤其涉及锁相并网换流器的稳定性分析方法及系统。
技术介绍
[0002]近年来，可预见的化石能源枯竭与全球能源需求的增长，可再生能源越来越受到关注。电力系统也由以同步机、电动机为主导的系统转变为以电力电子装备为主导的系统。而电力电子装备，与传统的电磁装备的动态特性这有明显的区别，其装备动态特性深刻地改变着电力系统的动态行为，因此对电力系统的安全稳定运行构成了重大威胁，因此针对电力系统的稳定性分析是十分重要的。
[0003]电压源型换流器(vo ltage
‑
source converter，VSC)因为其优越的控制性与可靠性，广泛的应用于新能源装备与高压直流输电系统。锁相环常常用于保持VSC与电网的同步，对维持VSC与电网的同步有着重要的作用。VSC通常采用负序电流控制来保证不对称故障期间VSC的可靠运行，然而，负序电流控制仅仅考虑到电力电子装备的电流/电压应力，忽略了其对暂态同步稳定性的影响。此外，针对并网VSC的暂态同步稳定分析的研究越来越多，研究集中于在对称故障下的VSC暂态同步稳定分析，而在单相接地故障、两相接地故障和相间故障下的VSC暂态同步稳定分析缺乏研究，并且单相接地故障、两相接地故障和相间故障下，VSC的负序电流以及电路参数特性对暂态同步稳定的影响也不同，这也大大加深了分析难度。总的来说，现有锁相并网换流器的稳定性分析方法，特别是在单相接地故障、两相接地故障和相间故障下的稳定性分析方法繁琐且不够精确。<br/>
技术实现思路
[0004]本申请提供锁相并网换流器的稳定性分析方法及系统，以至少解决在单相接地故障、两相接地故障和相间故障下的稳定性分析方法繁琐且不够精确的技术问题。
[0005]本申请第一方面实施例提出一种锁相并网换流器的稳定性分析方法，所述方法包括：
[0006]获取换流器并网系统发生故障时对应的等效电路；
[0007]根据所述等效电路确定所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压；
[0008]根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型；
[0009]基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型确定换流器并网系统发生故障时各锁相同步参数对应的相图；
[0010]利用所述各锁相同步参数对应的相图对锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。
[0011]优选的，所述获取换流器并网系统故障时对应的等效电路，包括：
[0012]当换流器并网系统发生单相接地故障时，获取第一等效电路；
[0013]当换流器并网系统发生两相接地故障时，获取第二等效电路；
[0014]当换流器并网系统发生相间故障时，获取第三等效电路。
[0015]进一步的，所述第一等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：
[0016][0017]所述第二等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：
[0018][0019]所述第三等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：
[0020][0021]式中，为第一等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，为并网换流器发生单相接地故障时对应的正序等效阻抗，为并网换流器发生单相接地故障时对应的负序等效阻抗，K
(1)
为单相接地故障电压系数，v
PCCqp，2
为第二等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，I
dp
为d轴正序电流分量，为并网换流器发生两相接地故障时对应的正序等效阻抗，I
dn
为d轴负序电流分量，为并网换流器发生两相接地故障时对应的负序等效阻抗，K
(1,1)
为两相接地故障电压系数，v
PCCqp，3
为第三等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，为并网换流器发生相间故障时对应的正序等效阻抗，为并网换流器发生相间故障时对应的负序等效阻抗，K
(2)
为相间故障电压系数，V
GCP
为电网连接点电压，δ为功角。
[0022]进一步的，所述根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型，包括：
[0023]获取功角计算式，并将所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压代入所述功角计算式中，然后对所述功角进行二次求导，得到所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型。
[0024]进一步的，所述功角计算式如下：
[0025][0026]式中，K
pPLL
为锁相环PI控制的比例增益，K
iPLL
为锁相环PI控制的积分增益，v
PCCqp
为换流器并网系统发生故障时公共耦合点的正序q轴电压。
[0027]进一步的，所述第一等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型的计算式如下：
[0028][0029]所述第二等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型的计算式如下：
[0030][0031]所述第三等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型的计算式如下：
[0032][0033]式中，为第一等效电路对应锁相环功角的二阶微分变化量，为第一等效电路对应锁相环功角的一阶微分变化量，为第一等效电路对应的负序等效电感，为第一等效电路对应的正序等效电感，为第二等效电路对应锁相环功角的二阶微分变化量，为第二等效电路对应锁相环功角的一阶微分变化量，为第二等效电路对应的负序等效电感，为第二等效电路对应的正序等效电感，为第三等效电路对应锁相环功角的二阶微分变化量，为第三等效电路对应锁相环功角的一阶微分变化量，为第三等效电路对应的正序等效电感，为第三等效电路对应的负序等效电感，δ为功角。
[0034]优选的，所述基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型确定换流器并网系统发生故障时各锁相同步参数对应的相图，包括：
[0035]基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型分别确定当前故障下的阻尼比相图、调节时间相图、d轴正序电流分量相图、d轴负序电流分量相图和换流器与故障点距离相图。
[0036]本申请第二方面实施例提出一种锁相并网换流器的稳定性分析系统，包括：
[0037]获取模块，用于获取换流器并网系统发生故障时对应的等效电路；
[0038]第一确定模块，用于根据所述等效电路确定所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压；
[0039]第二确定模块，用于根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型；
[0040]第三确定模块，用于基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型确定换流器并网系统发生故障时各锁相同步参数对应的相图；
[0041]分析模块，用于利用所述各锁相同步参数对应的相图对锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。
[0042]本申请第三方面实本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锁相并网换流器的稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取换流器并网系统发生故障时对应的等效电路；根据所述等效电路确定所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压；根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型；基于所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型确定换流器并网系统发生故障时各锁相同步参数对应的相图；利用所述各锁相同步参数对应的相图对锁相并网换流器的同步稳定性进行分析。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取换流器并网系统故障时对应的等效电路，包括：当换流器并网系统发生单相接地故障时，获取第一等效电路；当换流器并网系统发生两相接地故障时，获取第二等效电路；当换流器并网系统发生相间故障时，获取第三等效电路。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：所述第二等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：所述第三等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压的计算式如下：式中，v
PCCqp，1
为第一等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，为并网换流器发生单相接地故障时对应的正序等效阻抗，为并网换流器发生单相接地故障时对应的负序等效阻抗，K
(1)
为单相接地故障电压系数，v
PCCqp,2
为第二等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，I
dp
为d轴正序电流分量，为并网换流器发生两相接地故障时对应的正序等效阻抗，I
dn
为d轴负序电流分量，为并网换流器发生两相接地故障时对应的负序等效阻抗，K
(1,1)
为两相接地故障电压系数，v
PCCqp,3
为第三等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压，为并网换流器发生相间故障时对应的正序等效阻抗，为并网换流器发生相间故障时对应的负序等效阻抗，K
(2)
为相间故障电压系数，V
GCP
为电网连接点电压，δ为功角。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压确定所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型，包括：获取功角计算式，并将所述等效电路对应的公共耦合点的正序q轴电压代入所述功角计算式中，然后对所述功角进行二次求导，得到所述等效电路对应锁相环的二阶非线性数学模型。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述功角计算式如下：δ＝∫[(K
pPLL
【专利技术属性】
技术研发人员：姚中原，郭小江，边防，申旭辉，张管武，孙栩，汤海雁，陈怡静，李春华，赵瑞斌，李铮，奚嘉雯，施俊佼，周峰峰，季笑，缪琪琪，李冬，陈石，张冲，胡家兵，尚磊，李英彪，林晨升，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司华能国际电力江苏能源开发有限公司清洁能源分公司武汉新能源研究院有限公司华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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