【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子变换，特别是涉及一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法及系统。
技术介绍
1、并网逆变器作为新能源和电网之间的接口装置，在新能源发电系统中得到大量应用。三电平并网逆变器因其具有单个开关管耐压小、输出电流谐波含量小、输入输出电压等级高等优点，已经得到了广泛的应用。随着电力系统中新能源发电占比的增加，对并网逆变器的精确建模将有利于分析高新能源占比电力系统的振荡机理以及谐波产生机理。由于并网逆变器系统中存在功率计算环节等非线性控制单元，导致其模型复杂。因此有必要寻找一种建立三电平并网逆变器线性模型的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法及系统，以实现准确建立考虑功率计算环节的并网逆变器装置的数学模型。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，包括：
4、根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型；
5、根据电流闭环控制环节的结构，建立电流控制环节的小信号频域模型；
6、将功率计算环节的小信号频域模型和电流闭环控制环节的小信号频域模型进行联立，得到考虑功率计算环节的三电平并网逆变器小信号频域模型。
7、进一步地，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，包括：
8、根据功率计算环节的结构，列写其在dq
9、在时域数学模型中注入小扰动信号，得到功率计算环节的时域表达式；
10、将功率计算环节的时域表达式中的稳态量消去并忽略高阶小信号量，再进行拉氏变换，得到功率计算环节的小信号频域模型。
11、进一步地，根据功率计算环节的结构，列写的其在dq坐标系下的时域数学模型为：
12、
13、
14、其中，idref、iqref分别为三电平并网逆变器三相交流电流基准值的d轴分量和q轴分量，pref为有功功率基准，qref为无功功率基准，ud、uq分别为三电平并网逆变器三相交流电压的d轴分量和q轴分量；
15、在时域数学模型中注入小扰动信号，得到的功率计算环节的时域表达式为：
16、
17、
18、其中，id和iq分别为三电平并网逆变器交流电流的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值；和分别为三电平并网逆变器交流电流的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值；ud和uq分别为三电平并网逆变器交流电压的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值；和分别为三电平并网逆变器交流电压的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值；
19、将功率计算环节的时域表达式中的稳态量消去并忽略高阶小信号量，再进行拉氏变换，得到的功率计算环节的小信号频域模型为：
20、
21、
22、其中，为三电平并网逆变器交流电流的d轴小扰动量，为三电平并网逆变器交流电流的q轴小扰动量，为三电平并网逆变器交流电压的d轴小扰动量，为三电平并网逆变器交流电压的q轴小扰动量。
23、进一步地，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，还包括：
24、将uq等于0代入功率计算环节的小信号频域模型中，得到化简后的表达式；
25、将化简后的表达式改写成矩阵形式，得到最终功率计算环节的小信号频域模型。
26、进一步地，将uq等于0代入功率计算环节的小信号频域模型中，得到的化简后的表达式为：
27、
28、
29、其中，为三电平并网逆变器交流电流基准d轴分量的小扰动量，为三电平并网逆变器交流电流基准q轴分量的小扰动量；
30、将化简后的表达式改写成矩阵形式，得到的最终功率计算环节的小信号频域模型为：
31、
32、进一步地，所述根据电流闭环控制环节的结构，建立电流控制环节的小信号频域模型，包括：
33、根据电流闭环控制环节的结构，推导其时域数学模型；
34、在时域数学模型中注入小扰动信号，得到电流闭环控制环节的时域表达式；
35、将电流控制环节的时域表达式等号两边的稳态值消去，再进行拉氏变换，得到电流控制环节的小信号频域模型。
36、进一步地，根据电流闭环控制环节的结构，推导出的时域数学模型为：
37、
38、其中，l为滤波电感感值；kpwm为三电平逆变桥等效增益；kp为电流调节器比例系数；ki为电流调节器积分系数，p为微分算子，ωo为dq坐标系的旋转角速度；id和iq分别为三电平并网逆变器三相交流电流的d轴分量和q轴分量；idref、iqref分别为三电平并网逆变器三相交流电流基准值的d轴分量和q轴分量；ud、uq分别为三电平并网逆变器三相交流电压的d轴分量和q轴分量；
39、在时域数学模型中注入小扰动信号，得到的电流闭环控制环节的时域表达式为：
40、
41、其中，id和iq分别为三电平并网逆变器交流电流的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值，和分别为三电平并网逆变器交流电流的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值，idref为三电平并网逆变器交流电流基准d轴分量的稳态值，iqref为三电平并网逆变器交流电流基准q轴分量的稳态值，ud和uq分别为三电平并网逆变器交流电压的d轴分量稳态值和q轴分量稳态值，为三电平并网逆变器交流电流基准d轴分量的小扰动量，为三电平并网逆变器交流电流基准q轴分量的小扰动量；和分别为三电平并网逆变器交流电压的d轴分量小信号值和q轴分量小信号值；
42、将电流控制环节的时域表达式等号两边的稳态值消去，再进行拉氏变换，得到的电流控制环节的小信号频域模型为：
43、
44、其中，s为拉普拉斯算子。
45、进一步地，所述考虑功率计算环节的三电平并网逆变器小信号频域模型为：
46、
47、其中，yo(s)为三电平并网逆变器的输出导纳，yo(s)的表达式为：
48、
49、其中e为2×2的单位矩阵；kpwm为三电平逆变桥等效增益；ud为三电平并网逆变器交流电压的d轴分量稳态值；pref为有功功率基准，qref为无功功率基准；zl(s)为三电平并网逆变器的滤波电感阻抗，其表达式为：
50、
51、其中，l为滤波电感感值，s为拉普拉斯算子，ωo为dq坐标系的旋转角速度；
52、gi(s)为电流pi调节器，其表达式为：
53、
54、其中，kp为电流调节器比例系数；ki为电流调节器积分系数。
55、第二方面，本专利技术提供了一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模系统，包括：
56、功率计算环节模型建立模块，用于根据功率计算环节的结构，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，包括：
3.根据权利要求2所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
4.根据权利要3所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，还包括：
5.根据权利要4所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据电流闭环控制环节的结构，建立电流控制环节的小信号频域模型，包括：
7.根据权利要求6所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述考虑功率计算环节的三电平并网逆变器小信号频域模型为：p>
9.一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模系统，其特征在于，所述功率计算环节模型建立模块，用于：
11.根据权利要求9所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模系统，其特征在于，所述电流控制环节模型建立模块，用于根据电流闭环控制环节的结构，推导其时域数学模型；
12.一种电子设备，其特征在于，包括，一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法的指令。
13.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，包括：
3.根据权利要求2所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
4.根据权利要3所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据功率计算环节的结构，建立功率计算环节的小信号频域模型，还包括：
5.根据权利要4所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，所述根据电流闭环控制环节的结构，建立电流控制环节的小信号频域模型，包括：
7.根据权利要求6所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建模方法，其特征在于，
8.根据权利要求1所述的考虑功率计算环节的三电平并网逆变器建...
【专利技术属性】
技术研发人员：史明明，郑仙，费骏韬，阎亦然，喻建瑜，谢文强，
申请(专利权)人：国网江苏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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