本申请涉及一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法及装置。方法包括：计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，并生成频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵，根据Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵生成用于提取频率响应的多个中间矩阵，并基于预设的多个期望频率和多个中间矩阵，生成多个数值矩阵，通过多个数值矩阵对每个期望频率进行数值运算，得到每个期望频率对应的频率响应，并根据每个期望频率对应的频率响应得到期望频率范围内的待求频率响应。由此，解决了现阶段对电力系统稳定性分析效率较低且难以覆盖全部工况，局限性较强的问题，提升分析效率，增强适用场景的可拓展性。用场景的可拓展性。用场景的可拓展性。
【技术实现步骤摘要】
非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法及装置
[0001]本申请涉及电力系统稳定性的建模与分析领域，特别涉及一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法及装置。
技术介绍
[0002]在以新能源为主体的新型电力系统中，电力电子变流器(Voltage Source Converter，简称VSC)渗透率的快速增长为系统的稳定性建模与分析带来了较大的挑战。以静态稳定性(小信号)建模
‑
分析领域为例，实际系统运行中出现了大量宽频带振荡事故，由于VSC设备制造商对其控制算法的保护，系统运行人员难以获得系统的白箱模型、建立系统状态空间并进行特征值分析，即便可以，新型电力系统的状态空间面临“维数爆炸”；依据黑箱模型的频率扫描结果进行稳定分析效率偏低且难以覆盖全部工况，局限性较强。综上所述并结合经典控制理论，寻求系统传递函数模型，特别是其频率响应的理论导出方法，对系统运行人员的稳定性分析和VSC制造商的参数设计均有重要意义。
[0003]相关技术中，传递函数频率响应导出方法的一个重要局限性是研究场景相对单一，以交流电力系统为例，当系统闭环稳定运行时，各设备端口电压与电流均应呈现时变周期属性，但现有研究通常假定单一物理回路只存在单一频率(或工频及其倍频
‑‑‑
指不对称系统)的电压或电流，这不符合各类FACTS装置(如有源滤波器、动态电压恢复器以及专用于振荡抑制的附加阻尼装置)的基本运行条件，因此，现有的多谐波线性化理论尚不能覆盖一般非线性时变周期系统的稳定性分析需求，亟待解决。
技术实现思路
[0004]本申请提供一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法及装置，以解决现阶段对电力系统稳定性分析效率较低且难以覆盖全部工况，局限性较强的问题，提升分析效率，增强适用场景的可拓展性。
[0005]为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法，包括以下步骤：
[0006]计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，并生成所述频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵；
[0007]根据所述Toeplitz矩阵和所述对角传递函数矩阵生成用于提取频率响应的多个中间矩阵，并基于预设的多个期望频率和所述多个中间矩阵，生成多个数值矩阵；以及
[0008]通过所述多个数值矩阵对每个期望频率进行数值运算，得到所述每个期望频率对应的频率响应，并根据所述每个期望频率对应的频率响应得到期望频率范围内的待求频率响应。
[0009]根据本申请的一个实施例，所述计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，包括：
[0010]确定所述非线性时变周期系统中的交流信号的待求分量、直流信号的待求分量和待求分量总数；
[0011]基于预设的谐波平衡原理，生成与所述待求分量数量相等的多个非线性方程，并基于所述多个非线性方程、所述交流信号的待求分量和所述直流信号的待求分量，利用预设的Newton
‑
Raphson法迭代计算所述非线性时变周期系统的频域稳态矢量。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述生成所述频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵，包括：
[0013]将任一交流或直流时域信号用相应频域的傅里叶系数表示为一共轭对称矢量，并基于对所述频域稳态矢量的需求生成所述Toeplitz矩阵；
[0014]确定一组覆盖交流
‑
直流小信号的通用频移矢量，将所述通用频移矢量输入至预设控制器或预设无源器件，并基于预设的控制策略生成所述对角传递函数矩阵。
[0015]根据本申请的一个实施例，所述基于预设的多个期望频率和所述多个中间矩阵，生成多个数值矩阵，包括：
[0016]将所述预设的多个期望频率分别代入所述多个中间矩阵计算得到所述多个数值矩阵。
[0017]根据本申请的一个实施例，在根据所述每个期望频率对应的频率响应得到所述期望频率范围内的待求频率响应之后，还包括：
[0018]根据所述待求频率响应结合预设的稳定性判据分析所述非线性时变周期系统的稳定性。
[0019]根据本申请实施例提出的非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法，通过计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，并根据生成的频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵，生成用于提取频率响应的多个中间矩阵，并基于预设的多个期望频率和多个中间矩阵，生成多个数值矩阵，通过多个数值矩阵对每个期望频率进行数值运算，得到每个期望频率对应的频率响应，并根据每个期望频率对应的频率响应得到期望频率范围内的待求频率响应。由此，解决了现阶段对电力系统稳定性分析效率较低且难以覆盖全部工况，局限性较强的问题，提升分析效率，增强适用场景的可拓展性。
[0020]为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取装置，包括：
[0021]第一生成模块，用于计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，并生成所述频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵；
[0022]第二生成模块，用于根据所述Toeplitz矩阵和所述对角传递函数矩阵生成用于提取频率响应的多个中间矩阵，并基于预设的多个期望频率和所述多个中间矩阵，生成多个数值矩阵；以及
[0023]运算模块，用于通过所述多个数值矩阵对每个期望频率进行数值运算，得到所述每个期望频率对应的频率响应，并根据所述每个期望频率对应的频率响应得到期望频率范围内的待求频率响应。
[0024]根据本申请的一个实施例，所述第一生成模块，具体用于：
[0025]确定所述非线性时变周期系统中的交流信号的待求分量、直流信号的待求分量和待求分量总数；
[0026]基于预设的谐波平衡原理，生成与所述待求分量数量相等的多个非线性方程，并基于所述多个非线性方程、所述交流信号的待求分量和所述直流信号的待求分量，利用预
设的Newton
‑
Raphson法迭代计算所述非线性时变周期系统的频域稳态矢量。
[0027]根据本申请的一个实施例，所述第一生成模块，具体用于：
[0028]将任一交流或直流时域信号用相应频域的傅里叶系数表示为一共轭对称矢量，并基于对所述频域稳态矢量的需求生成所述Toeplitz矩阵；
[0029]确定一组覆盖交流
‑
直流小信号的通用频移矢量，将所述通用频移矢量输入至预设控制器或预设无源器件，并基于预设的控制策略生成所述对角传递函数矩阵。
[0030]根据本申请的一个实施例，所述第二生成模块，具体用于：
[0031]将所述预设的多个期望频率分别代入所述多个中间矩阵计算得到所述多个数值矩阵。
[0032]根据本申请的一个实施例，在根据所述每个期望频率对应的频率响应得到所述期望频率范围内的待求频率响应之后，所述运算模块，还用于：
[0033]根据所述待求频率响应结合预设的稳定性判据分析所述非线性时变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非线性时变周期系统频率响应的通用提取方法，其特征在于，包括以下步骤：计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，并生成所述频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵；根据所述Toeplitz矩阵和所述对角传递函数矩阵生成用于提取频率响应的多个中间矩阵，并基于预设的多个期望频率和所述多个中间矩阵，生成多个数值矩阵；以及通过所述多个数值矩阵对每个期望频率进行数值运算，得到所述每个期望频率对应的频率响应，并根据所述每个期望频率对应的频率响应得到期望频率范围内的待求频率响应。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算非线性时变周期系统的频域稳态矢量，包括：确定所述非线性时变周期系统中的交流信号的待求分量、直流信号的待求分量和待求分量总数；基于预设的谐波平衡原理，生成与所述待求分量数量相等的多个非线性方程，并基于所述多个非线性方程、所述交流信号的待求分量和所述直流信号的待求分量，利用预设的Newton
‑
Raphson法迭代计算所述非线性时变周期系统的频域稳态矢量。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成所述频域稳态矢量的Toeplitz矩阵和对角传递函数矩阵，包括：将任一交流或直流时域信号用相应频域的傅里叶系数表示为一共轭对称矢量，并基于对所述频域稳态矢量的需求生成所述Toeplitz矩阵；确定一组覆盖交流
‑
直流小信号的通用频移矢量，将所述通用频移矢量输入至预设控制器或预设无源器件，并基于预设的控制策略生成所述对角传递函数矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的多个期望频率和所述多个中间矩阵，生成多个数值矩阵，包括：将所述预设的多个期望频率分别代入所述多个中间矩阵计算得到所述多个数值矩阵。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述每个期望频率对应的频率响应得到所述期望频率范围内的待求频率响应之后，还包括：根据所述待求频率响应结合预设的稳定性判据分析所述非线性时变周期系统的稳定性。6.一种非线性时变周...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵崇滨，姜齐荣，赵菲，王静，
申请(专利权)人：青岛云路先进材料技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。