【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子，尤其涉及一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、在现代电网中，可再生能源发电和输送所需的以模块化多电平换流器(mmc)为主的电力电子变流器的数量目前已经增加到相当可观的水平。然而，近年来在实际工程中已经多次报道过由于变换器间和变换器-电网间复杂的控制相互作用所引发较宽频率范围内的振荡事故。因此，对mmc并网系统进行准确小信号建模和稳定性分析是亟需且艰巨的任务。
3、由换流器内部动态和调制过程等引起的非线性周期时变特征和由采样、通信和调制等造成的控制链路时滞对mmc并网系统在宽频率范围内的稳定性的影响，获得了越来越多的关注。前者对应于系统稳态运行轨迹中不可忽略的谐波分量以及由此产生的耦合作用，而后者则可能直接影响系统的稳定裕度从而导致系统失稳甚至提高稳定性。由于这些原因，周期时变特性和控制链路时滞必须包含在换流器模型中，以便在宽频率范围内进行准确的稳定性分析。
4、周期时变特性使得对mmc并网系统进行小干扰稳定性分析变得复杂。目前一般采用将线性周期时变(ltp)系统转换为具有等价稳定性的线性时不变(lti)系统的方式，以便于进一步应用常规lti系统的稳定性分析技术。其中,应用最广泛的谐波状态空间(hss)模型利用傅里叶级数和谐波平衡原理分析系统中存在的谐波交互作用以及其对系统稳定性的影响。考虑控制链路时滞后，系统特征方程变成超越方程并因此具有无数个特征值，往往不便
5、为了在统一的框架内处理系统中存在的时滞和周期时变性，已有文献将hss框架推广到时滞系统(记作hss-dde模型)。文中仅将此模型与具有较大精度缺陷的pade近似方法以及时域仿真结果相比较，而这并不能证明其真实的准确性。同时，作者在实际应用中发现hss-dde模型在研究考虑时滞的周期时变系统时存在精确度上的局限性,具体来说，当时滞不是周期的整倍数时，hss-dde模型会得出错误的特征值甚至是错误的稳定性结论。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提供了一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法及系统,所述方案有效解决了现有稳定性分析方法容易受时滞和周期大小关系影响的问题。
2、根据本专利技术实施例的第一个方面，提供了一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，包括：
3、获取mmc并网系统的系统状态变量；
4、基于所述系统状态变量，构建系统的小信号稳定分析模型；其中，所述小信号稳定分析模型采用考虑时滞的线性周期时变系统状态空间模型进行表示，其包括微分方程表示和代数方程表示；
5、将所述微分方程表示转换为具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示；
6、对于所述系数时不变的时滞微分方程表示，应用无穷小生成元部分谱离散化方法进行时滞消除，获得常微分方程表示；
7、基于所述常微分方程表示，通过求解系数矩阵的全部或部分关键特征值，基于所述关键特征值的分布，实现mmc并网系统的稳定性判断。
8、进一步的，所述将所述微分方程表示转换为具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体为：将小信号稳定分析模型中的微分方程以及代数方程采用hss形式进行表示；通过将微分方程的hss形式与代数方程的hss形式进行联立，实现具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示的转换。
9、进一步的，所述具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体表示如下：
10、sxhss＝(ahss-nhss)xhss+bhsschsst′hssxhss(t-t)
11、其中，xhss、ahss、bhss和chss分别为δx(t)、a(t)、b(t)和c(t)的toeplitz形式，为系统状态变量，和为周期时变的系统矩阵，t表示时间，t为大于0的时滞常数；nhss＝diag[…-jω1in 0n jω1in…]，in为单位矩阵，0n为全零矩阵，ω1为系统基频，j为虚数单位；n和l分别为系统状态变量和中间变量的数量。
12、进一步的，所述应用无穷小生成元部分谱离散化方法进行时滞消除，获得常微分方程表示，具体表示为如下：
13、
14、其中，为xhss的离散化向量，为通过将微分状态方程组转换成的无穷维巴拿赫空间上无穷小生成元的有限维部分离散化矩阵，n表示在时滞区间[-τ,0]上选取的离散点个数。
15、进一步的，所述求解系数矩阵的全部或部分关键特征值，具体采用qr方法或krylov子空间方法进行求解。
16、进一步的，基于所述关键特征值的分布，实现mmc并网系统的稳定性判断，具体为：当所有的特征值都位于左半复平面，则系统是渐近稳定的，否则，系统不稳定。
17、进一步的，所述系统状态变量包括上下桥臂输出电压的差模分量和共模分量、上下桥臂输出电流的差模分量和共模分量以及各控制器中的状态变量。
18、根据本专利技术实施例的第二个方面，提供了一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定系统，包括：
19、数据获取单元，其用于获取mmc并网系统的系统状态变量；
20、模型构建单元，其用于基于所述系统状态变量，构建系统的小信号稳定分析模型；其中，所述小信号稳定分析模型采用考虑时滞的线性周期时变系统状态空间模型进行表示，其包括微分方程表示和代数方程表示；
21、周期时变特征处理及时滞消除单元，其用于将所述微分方程表示转换为具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示；对于所述系数时不变的时滞微分方程表示，应用无穷小生成元部分谱离散化方法进行时滞消除，获得常微分方程表示；
22、系统稳定性判定单元，其用于基于所述常微分方程表示，通过求解系数矩阵的全部或部分关键特征值，基于所述关键特征值的分布，实现mmc并网系统的稳定性判断。
23、根据本专利技术实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法。
24、根据本专利技术实施例的第四个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法。
25、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
26、(1)本专利技术提供了一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法及系统，所述方案的准确性不受时滞和周期大小关系的影响；
27、(2)由于采本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述将所述微分方程表示转换为具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体为：将小信号稳定分析模型中的微分方程以及代数方程采用HSS形式进行表示；通过将微分方程的HSS形式与代数方程的HSS形式进行联立，实现具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示的转换。
3.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体表示如下：
4.如权利要求3所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述应用无穷小生成元部分谱离散化方法进行时滞消除，获得常微分方程表示，具体表示为如下：
5.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述求解系数矩阵的全部或部分关键特征值，具体采用QR方法或Krylov子空间方法进行求解。
6.如权利要求1所述的一种计及时
7.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述系统状态变量包括上下桥臂输出电压的差模分量和共模分量、上下桥臂输出电流的差模分量和共模分量以及各控制器中的状态变量。
8.一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述将所述微分方程表示转换为具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体为：将小信号稳定分析模型中的微分方程以及代数方程采用hss形式进行表示；通过将微分方程的hss形式与代数方程的hss形式进行联立，实现具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示的转换。
3.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述具有等价稳定性的系数时不变的时滞微分方程表示，具体表示如下：
4.如权利要求3所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述应用无穷小生成元部分谱离散化方法进行时滞消除，获得常微分方程表示，具体表示为如下：
5.如权利要求1所述的一种计及时滞和周期时变性的系统稳定性判定方法，其特征在于，所述求解系数矩阵的全部或部分关键特征值，具体采用qr方法或krylov...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶华，贾小凡，刘玉田，褚晓东，牟倩颖，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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