【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于构网型逆变器，涉及一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法。
技术介绍
1、近年来，以风电、光伏为代表的分布式能源大量接入电网，导致电网中电力电子装置渗透率不断提高，这种情况导致电网惯性降低、短路比降低，并且给电网系统的稳定性带来了更大挑战，对变换器接入电网的同步特性研究由电压谐波和不平衡、相位跳跃和频率偏差等问题侧重转向同步稳定性研究。
2、目前的变换器根据并网控制方式不同主要分为跟网型变换器和构网型变换器两种，两种的变换器的小信号稳定性分析的研究较多，且十分成熟，对于变换器的大扰动下的暂态同步稳定性分析研究较少。构网型变换器具备电网主动能力，更接近同步发电机特性，十分有必要研究分析其暂态稳定性，为发挥其电源主动支撑能力。通常构网型变换器在较小阻抗的刚性电网中应用，才能保证其较好的稳定性(包括暂态稳定性和静态稳定性)。目前针对这种应用场景下的暂态稳定性分析方法通常只考虑电网电感，忽略电阻影响，这样分析有助于简化系统数学模型，便于定性的进行稳定性评估分析，但是其判断结果极度保守，准确度差，偏离实际电网情况。
3、因此，有必要设计一种新的构网型变换器暂态稳定性分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，基于该方法，即在系统侧考虑电阻、电感情况下，研究阻抗匹配下的暂态稳定性，采用本方法，对于构网型变换器并网系统暂态稳定性分析及参数设计更加便捷、准确。
2、专利
3、一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立基于阻抗匹配的构网型变换器的系统有功功率、无功功率的数学模型；
5、步骤2：根据数学模型，确定边界条件，以及获得电阻电感影响暂态稳定性的区间曲线；
6、步骤3：根据所述的边界条件及曲线，确定系统的稳定性。
7、步骤1中：
8、构网型变换器采用虚拟同步控制策略，通过基于有功外环模拟同步发电机的转子摆动方程，得到有功功率和无功功率下垂控制数学模型为：
9、
10、根据虚拟同步控制的构网型变换器的输出特性，得到有功功率为pe，无功功率为qe数学表达式：
11、
12、
13、
14、涉及到的变量符号定义及说明如上表所示。pref和qref通常根据构网型逆变器拟向电网输出功率值选取设定。
15、变流器的功角二阶非线性微分方程为：
16、
17、步骤2中，根据式(2)的有功功率表达式，能绘制pe与re、xe在不同系统功角δ下三维关系图，并且确定暂态稳定临界曲线；
18、暂态稳定临界曲线对应的边界条件为：
19、
20、步骤3中，当阻抗值对应的坐标点(re，xe)位于临界曲线值与xe、re坐标轴围成的区域内(此时，表示坐标点(re，xe)对应的功率值大于临界平面对应的功率值。也可以说阻抗值在临界曲线内)，此时对应三维图在临界平面上半部分区域，系统暂态稳定，否则系统暂态不稳定。
21、有益效果：
22、本专利技术的一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，考虑实际电网中的阻抗场景，建立系统有功功率数学模型，通过判别电阻、电感对有功功率的影响，判别分析暂态稳定性。
23、进一步，构网型变流器等效为理想电压源与阻抗串联，结合构网型变换器的功角特性、电网阻抗和电压特性，整个系统表示为变换器与理想电网电压通过电阻和电感串联，其中变换器电压矢量为v∠δ，电网电压矢量为eg∠0，等效电阻为re，等效电感为xe。
24、进一步，结合双电源电力系统潮流分析，获得所述的等效系统的功率计算模型，其中有功功率为pe，无功功率为qe。
25、进一步，通过matlab图像法，获得有功功率pe与等效电阻为re、等效电感为xe的三维关系，进而对比与功率参考值pref的大小关系，定性分析获得电阻电感影响暂态稳定性区间曲线。
26、最后，根据所述的稳定性区间曲线和有功功率，计算有功功率与功角δ的一阶导函数f’(δ)＝dpe(δ)/dδ，当f’(δ)＝0时，在[0,π]区间内获得pe最大值对应的功角，根据功角取值，可以定量的获得满足暂态稳定性的电阻、电抗匹配关系。
27、本专利技术具有的有益效果是：
28、1、本专利技术考虑充分考虑电网阻抗、构网变换器的输出阻抗因素，符合实际运行情况，特别的，当电阻为0时，也同样适用于只考虑电感的情况。
29、2、本专利技术结合了图像法和数值计算法，同和通过极值判断，对于构网型变换器暂态稳定性分析及参数设计更加简单便捷。
30、3、鉴于采用虚拟同步控制的构网型变换器输出特性与电压型控制的变换器相同，都可等效为理想电压源与阻抗的串联形式，本专利技术同样适用于采用电压控制的并网变换器控制的稳定性分析。
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1.一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，步骤1中：
3.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，步骤2中，根据式(2)的有功功率表达式，能绘制Pe与Re、Xe在不同系统功角δ下三维关系图，并且确定暂态稳定临界曲线；
4.根据权利要求2所述的基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，步骤3中，当阻抗值对应的坐标点(Re，Xe)位于临界曲线值与Xe、Re坐标轴围成的区域内，此时对应三维图在临界平面上半部分区域，系统暂态稳定，否则系统暂态不稳定。
【技术特征摘要】
1.一种基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，步骤1中：
3.根据权利要求1所述的基于阻抗匹配的构网型变换器暂态稳定性分析方法，其特征在于，步骤2中，根据式(2)的有功功率表达式，能绘制p...
【专利技术属性】
技术研发人员：于佳琪，郭文明，周锋，曹丽华，张明敏，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：发明
国别省市：
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