【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统领域中分定性分析技术，尤其涉及一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法。
技术介绍
1、在新型电力系统中，大量分布式或集中式能源接入配电网中，如光伏、风电、储能电站等；同时，先进工业生产装置、智能家电、工业机器人、新能源汽车等复杂终端用户日益增多，构成了一种“双高”(高比例可再生能源、高电力电子)的新型配电网。随着配电网的电源化、电力电子化日益突出，其结构和运行特性发生明显改变，逐渐形成了一种新型供配用一体的复杂配电网。
2、随着新能源并网规模的增大，配电网交流系统的强度将相对减弱，在新型配电网中，大量新能源通过电力电子控件并网，各次谐波注入配电网。新能源发电装置机组与电网内新型负荷之间交互作用，极大地增加了新型配电网的谐振隐患风险，既潜在着谐波的放大，也可能存在新能源接入后造成的系统场站级谐振隐患，任由谐振隐患的发展，会演变为更为严重的谐振放大，不仅对设备造成损害，而且对系统的安全稳定运行造成威胁，尤其是系统宽频稳定性。
3、目前针对电力系统宽频稳定性研究大多采用定性的分析方法，但并未从虚拟惯量和虚拟阻尼的角度定量判定系统惯量和阻尼变化程度，因此，本专利技术提出一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，对所研究的新型配电网结构无特殊要求，适应范围广，是一种从惯量和阻尼角度研究系统稳定性的分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，从惯量和阻尼的角度去定量描述系统宽频稳定性
2、本专利技术提出了一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，包括以下步骤：
3、(1)针对并网逆变器系统建立含功率耦合的小信号模型；
4、(2)通过绘制不同低通滤波器截止频率下的开环系统伯德图，分析其对并网逆变器宽频振荡的影响，绘制开环系统伯德图，描述虚拟惯量和虚拟阻尼在宽频带稳定性的影响；
5、(3)计算系统开环传递函数在次同步频带幅值裕度δlss和相角裕度δθss及同步频率点幅值δls，通过比较不同虚拟阻尼和虚拟惯量下，并网逆变器系统在宽频带下的振荡特性，确定系统不同频带处的惯量和阻尼特性；
6、(4)根据系统开环传递函数在次同步频带幅值裕度δlss和相角裕度δθss及同步频率点幅值δls的符号及大小，判断不同工况下系统宽频振荡特性及定量判定低通滤波器ωo对惯量阻尼影响程度。
7、在所述步骤1中，
8、不考虑功率耦合的并网逆变器系统有功开环传递函数表达式为：
9、g_open(s)＝g1(s)h11(s)
10、考虑功率耦合的并网逆变器系统有功开环传递函数表达式为：
11、
12、其中，g_open(s)和g′_open(s)分别为考虑功率耦合前后的并网逆变器系统有功开环传递函数表达式，g1(s)和g2(s)分别为虚拟同步发电机控制有功功率环有功和功角和无功功率环无功和电压间关系表达式，h11(s)、h12(s)、h21(s)和h22(s)可由有功功率和无功功率表达式线性化后求得。
13、δp＝h11(s)δδ+h12(s)δe
14、δq＝h21(s)δδ+h22(s)δe
15、其中，δp和δq分别表示有功功率和无功功率，δδ和δe分别虚拟同步发电机有功环和无功控制环输出的相角差和输出电压；
16、在所述步骤2中，分析并网逆变器宽频振荡特性的过程为：
17、绘制不同低通滤波器截止频率下的开环系统伯德图，确定不同低通滤波器ωo对对并网逆变器系统宽频带稳定性的影响；
18、绘制开环系统伯德图，描述虚拟惯量和虚拟阻尼在次同步频带和同步频率点处的稳定性。
19、在所述步骤3中，系统开环传递函数在次同步频带幅值裕度δlss和相角裕度δθss及同步频率点幅值δls表示为：
20、
21、
22、
23、其中，ωssc是有功开环传递函数次同步截止频率，ωs是同步频率；δlss为次同步振荡频率处的幅值裕，δθss为次同步振荡频率处的相角裕度，δls为同步振荡频率点处的幅值。
24、通过比较不同虚拟阻尼和虚拟惯量下，并网逆变器系统在宽频带下的振荡特性，确定系统不同频带处的惯量和阻尼特性；
25、在所述步骤4中，根据系统开环传递函数在次同步频带和同步频率点幅值和相角的符号及大小，判断不同工况下系统宽频振荡特性及定量判定低通滤波器ωo惯量阻尼影响程度；具体过程包括：
26、若δls>0时，则系统发生同步频率谐振，且δls越大，系统同步稳定性越差；
27、若δls<0时，则同步频率稳定，若降低ωo，在不同ωo下满足ωo2<ωo1，有功开环传递函数在同步频率点处对应的幅值δls1>δls2，则说明降低ωo可为系统提供惯量支撑，抑制系统同步频率谐振，且δls2越小，系统同步稳定性越好；
28、若δlss<0或δθss<0时，则系统发生次同步频率振荡；
29、若δlss>0且δθss>0时，则次同步频率稳定，若δθss1>δθss2，则说明降低ωo减小系统次同步稳定裕度，若此时δls1≈δls2，则说明降低ωo削减系统阻尼特性，若δls1≠δls2，则说明降低ωo提高了系统的惯量支撑，且δθss2越小，系统次同步稳定性越差；
30、其中，下标1和下标2分别表述两种不同低通滤波器截止频率，且ωo1>ωo2，δls1和δls2分别表示对应ωo1和ωo2下的有功开环传递函数在同步频率点处对应的幅值，δθss1和δθss2分别表示对应ωo1和ωo2下的有功开环传递函数在次同步振荡频率点处对应的相角裕度。
31、有益效果：
32、在本专利技术中，所涉及的分析方法对所研究的新型配电网结构无特殊要求，不论针对何种运行工况，均可从惯量和阻尼的角度去定量描述系统宽频稳定性，准确可靠且适应范围广。
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1.一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，所述分析方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤2中，分析并网逆变器宽频振荡特性的过程为：
4.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤3中，系统开环传递函数在次同步频带幅值裕度ΔLss和相角裕度Δθss及同步频率点幅值ΔLs表示为：
5.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤4中，根据系统开环传递函数在次同步频带和同步频率点幅值和相角的符号及大小，判断不同工况下系统宽频振荡特性及定量判定低通滤波器ωo惯量阻尼影响程度；具体过程包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，所述分析方法具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤1中，
3.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网逆变器宽频振荡分析方法，其特征在于，在所述步骤2中，分析并网逆变器宽频振荡特性的过程为：
4.根据权利要求1所述的一种基于惯量阻尼的并网...
【专利技术属性】
技术研发人员：计长安，范明豪，王群京，王康，李国丽，徐斌，王小明，谢毓广，李强，杨雅倩，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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