【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统，具体涉及基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法。
技术介绍
1、积极发展以风能、光伏为代表的新能源，加快能源体系绿色低碳转型，是人类应对能源危机、环境污染和加强能源安全的一致选择。并网变流器作为新能源发电单元与电网的接口装置，得到了广泛的应用。然而，由于新能源地理位置相对偏远，线路阻抗无法忽略系统呈弱电网特性。弱电网条件下，变流器的动态性能影响新能源消纳甚至危害电网运行因此受到了广泛关注。
2、电流控制环和锁相环作为变流器的重要控制环节，其速度快、时间尺度小。然而，pi调节存在一定滞后性，影响系统动态响应速度。同时，弱电网环境下变流器各控制环节之间相互耦合，影响锁相环相位输出；锁相环的负阻抗特性会减小输出相角影响系统稳定性，甚至导致并网电流畸变、功率振荡，危害并网变流系统的稳定运行。
3、现有技术中对并网进行建模时，大多仅关注额定工作点，忽略了实际运行工况，一旦系统运行环境偏离固定工况，现有的并网控制模型将可能并不适用于新的工况，难以根据实际工况进行及时的调整，从而影响对并网变流系统的稳定性分析。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，用以至少解决现有技术未考虑实际运行工况进行建模导致对并网变流系统稳定性分析不准确的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，
4、构建变系数等效siso模型，根据所述变系数等效siso模型得到复空间矢量开环传递函数，根据复空间矢量开环传递函数得到在不同的电流环参数或锁相环参数下的奈奎斯特曲线，若奈奎斯特曲线包围(-1，0)点，则并网变流系统稳定，若不包围，则并网变流系统失稳；
5、其中，构建变系数等效siso模型的具体步骤包括：
6、s1.根据并网变流系统结构，建立双输入单输出diso模型，其中两个输入量分别为同步参考系下pcc点电压扰动量和“*”表示共轭，输出量为电流小扰动量
7、s2.对所述diso模型进行简化，根据电路拓扑关系，将所述diso模型中的两个输入量等效变换为电流小扰动量，获得等效变换后的diso模型；
8、s3.消除所述电流小扰动量的共轭部分，结合等效变换后的diso模型中输入输出的关系将等效变换后的diso模型转换为单输入单输出模型，并进一步得到系统的开环传递函数。
9、优选的，s1的具体内容包括：
10、s11.根据锁相环动态调节过程中锁相环中的线性化关系，将锁相环输出位置角θp所在的dq坐标系为控制参考系，pcc电压的实际位置角θs所在的dq坐标系为同步参考系，获取θp与θs之间存在的偏差角δθ：
11、
12、其中，gp(s)＝fpll(s)/(s+ut0fpll(s))，fpll(s)＝kpp+kip/s为锁相环pi控制器，kpp和kip分别为锁相环比例系数和积分系数，ut0为pcc点电压稳态值；
13、s12.分别在电流控制电路的两个参考系中获取电压小扰动量与电流小扰动量之间的关系，根据控制参考系和同步参考系之间的转换关系，获取同步参考系下电流控制电路中变流器输出电压小扰动量δes与电流小扰动量之间的关系：
14、
15、其中，gde(s)为数字控制系统引入的时间延迟，gc(s)为电流环pi控制器，电流参考值扰动量δidqr，il0为电流稳态值，e0为变换器输出电压的稳态值；
16、s13.获取同步参考系下功率电路中电压小扰动量δes和分别与电流小扰动量之间的关系，结合s12所得到的关系，获取电流小扰动量的表达式为：
17、
18、
19、s14.结合偏差角δθ表达式，消除电流小扰动量中的偏差角δθ，令电流参考值扰动量δidqr＝0，获得双输入单输出diso模型为：
20、
21、
22、优选的，电流环pi控制器gc(s)为：
23、gc(s)＝kpc+kic/s (7)
24、其中，kpc和kic分别是电流环pi控制器中比例增益系数和积分增益系数。
25、优选的，s12中的具体内容包括：
26、在电流控制电路的两个参考系中电压小扰动量与电流小扰动量之间的关系为：
27、
28、控制参考系和同步参考系之间的转换关系为：
29、δxc＝δxs-jx0δθ (9)
30、其中x0＝xd0+jxq0，为变量x的稳态值；
31、将根据转换关系转换为得到同步参考系下电流控制电路中电压小扰动量δes与电流小扰动量之间的关系。
32、优选的，s13的具体内容包括：
33、同步参考系下功率电路中电压小扰动量δes和分别与电流小扰动量之间的关系为：
34、
35、其中，由于电网电压为理想电压源，电网电压小扰动量δug忽略不计，δug＝0；zf(s)为控制参考系下的滤波阻抗，zg(s)为同步参考系下的电网阻抗：
36、
37、将式(10)和式(11)代入式(2)，得到获取电流小扰动量
38、优选的，s2的具体内容包括：
39、利用电路拓扑关系，将pcc电压扰动量δut用电网电流扰动量替换，消去δut和得到等效变换后的diso模型：
40、
41、
42、其中，zg(s)为同步参考系下的电网阻抗。
43、优选的，s3的具体内容包括：
44、消除等效变换后的diso模型中所述电流小扰动量的共轭部分：
45、
46、在复传递函数共轭的计算中，s被认为是实数，因此在计算全频率相应的时候共轭求解如下：
47、
48、其中，ω为角频率；
49、将式(14)代入等效变换后的diso模型中，获得单输入单输出模型：
50、
51、
52、因此系统的复空间矢量开环传递函数gs(s)为：
53、
54、其中，zg(s)为同步参考系下的电网阻抗。
55、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，具有以下有益效果：
56、本专利技术对并网变流系统进行小扰动建模，考虑了锁相环和电流内环相互耦合的影响，得到了可以表征mimo系统的变系数siso开环传递函数，相对于现有技术中未考虑实际工况的技术方案，本专利技术所公开的该方法能够更加准确地分析系统在变工况以及变参数下的系统稳定性。
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1.基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S1的具体内容包括：
3.根据权利要求2所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，电流环PI控制器GC(s)为：
4.根据权利要求2所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S12中的具体内容包括：
5.根据权利要求4所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S13的具体内容包括：
6.根据权利要求2所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S2的具体内容包括：
7.根据权利要求2所述的基于变系数等效SISO模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，S3的具体内容包括：
【技术特征摘要】
1.基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，s1的具体内容包括：
3.根据权利要求2所述的基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定性分析方法，其特征在于，电流环pi控制器gc(s)为：
4.根据权利要求2所述的基于变系数等效siso模型的并网变流系统稳定...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞锋，卢建刚，李明，魏承志，黄润鸿，陈益哲，高宜凡，甘锴，涂春鸣，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：
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