[发明专利]一种多类型逆变器孤岛微网稳定性分析方法

权利要求书

1.一种多类型逆变器孤岛微网稳定性分析方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1.1：建立孤岛微网内采用不同控制方式逆变器的各自输出外特性模型，所述不同控制方式逆变器包括下垂控制逆变器和PQ控制逆变器；

步骤1.2：利用所述输出外特性模型构建孤岛微网系统整体等效阻抗模型；

步骤1.3：利用所述等效阻抗模型获得系统公共耦合点PCC处节点电压方程，将孤岛微网等效成双闭环系统，所述双闭环系统包括内环Loop1和外环Loop2，根据内环Loop1和外环Loop2的开环传递函数分析线路电感，以及不同控制方式逆变器数量对孤岛微网系统稳定性的影响。

2.根据权利要求1所述的多类型逆变器孤岛微网稳定性分析方法，其特征是将孤岛微网内下垂控制逆变器的输出外特性模型按如下步骤等效成戴维南等效模型：

步骤2.1：根据下垂控制逆变器的主电路，建立αβ坐标系下数学模型；

步骤2.2：根据下垂控制逆变器的控制方法，推导获得所述下垂控制逆变器闭环系统控制框图；

步骤2.3：根据所述下垂控制逆变器闭环系统控制框图，推导获得所述下垂控制逆变器的戴维南等效模型。

3.根据权利要求1所述的多类型逆变器孤岛微网稳定性分析方法，其特征是将孤岛微网内PQ控制逆变器的输出外特性模型按如下步骤等效成诺顿等效模型：

步骤3.1：根据PQ控制逆变器的控制方法，推导获得所述PQ控制逆变器闭环系统控制框图；

步骤3.2：根据所述PQ控制逆变器闭环系统控制框图，推导获得所述PQ控制逆变器的诺顿等效模型。

4.根据权利要求1所述的多类型逆变器孤岛微网稳定性分析方法，其特征是按如下方式构建孤岛微网系统整体等效阻抗模型：

将所述孤岛微网内各PQ控制逆变器分别等效成诺顿等效模型，各下垂控制逆变器分别等效成戴维南等效模型，所述PQ控制逆变器和下垂控制逆变器各自通过联络线连接至公共母线；

第k台PQ控制逆变器，其输出导纳为Y_k，其输出端到公共母线的联络线阻抗为Z_line1,k，其输出端到公共母线的联络线导纳为Y_line1,k，k＝1,2,…,m，m为孤岛微网中PQ控制逆变器的数量；

第s台下垂控制逆变器，其输出阻抗为Z_o,s，其输出导纳为Y_o,s，其输出端到公共母线的联络线阻抗为Z_line2,s，其输出端到公共母线的联络线导纳为Y_line2,s，s＝1,2,…,n，n为孤岛微网中下垂控制逆变器的数量；

将孤岛微网中的本地负荷等效成一个有源模型，所述有源模型，其负载阻抗为Z_load，其负载导纳为Y_load，其内电势为E_load；并有：

Yline1,k=1Zline1,k;Yline2,s=1Zline2,s;Yo,s=1Zo,s;Yload=1Zload;]]>

孤岛微网的节点电压方程如式(1)：YU_n＝I_s+Y_UU_s (1)，

Y为孤岛微网导纳矩阵，U_n为孤岛微网节点电压矩阵，I_s为孤岛微网电流源电流矩阵，U_s为孤岛微网电压源电压矩阵，Y_U为孤岛微网电压源关联导纳矩阵，并有：

U_n＝[u_pcc u_g,1 u_g,2…u_g,m u_o,1 u_o,2…u_o,n]^T (2)，

u_pcc是PCC处电压，Y_o是孤岛微网中下垂控制逆变器戴维南等效模型的输出导纳矩阵；

u_g,1～u_g,m一一对应为m个PQ控制逆变器诺顿等效模型的输出电压；

u_o,1～u_o,n一一对应为n个下垂控制逆变器戴维南等效模型的输出电压；

K_i,1～K_i,m一一对应为m个PQ控制逆变器诺顿等效模型电流增益；

i_ref，1～i_ref，m一一对应为m个PQ控制逆变器诺顿等效模型的参考电流；

K_u,1～K_u,n一一对应为n个下垂控制逆变器戴维南等效模型的电压增益；

u_ref,1～u_ref,n一一对应为n个下垂控制逆变器戴维南等效模型的参考电压；

利用式(2)、式(3)、式(4)和式(5)将式(1)表达为式(7)：

(Yload+Σk=1mYline1,k+Σs=1nYline2,s-Σk=1mYline1,k2Yk+Yline1,k-Σs=1nYline2,s2Yo,s+Yline2,s)upcc=Σk=1m(Yline1,kYk+Yline1,kKi,kiref,k)+Σs=1n(Yo,sYline2,sYo,s+Yline2,sKu,suref,s)+YloadEload---(7),]]>

假设孤岛微网中同种控制方式的逆变器参数相同，

即：K_i,k＝K_i，Y_k＝Y＝1/Z，K_u,s＝K_u，Y_o.s＝Y_o＝1/Z_o；

且线路阻抗均相等，即：Y_line1,k＝Y_line2,s＝Y_line＝1/Z_line；则式(7)简化为式(8)：

(Yload+mYYlineY+Yline+nYYlineYo+Yline)upcc=YlineY+YlineΣk=1mKiiref,k+YoYlineYo+YlineΣs=1nKuuref,s+YloadEload---(8),]]>

将本地负荷视为无源负荷，即E_Load＝0，则：i_L＝u_pccY_load，i_L为负荷电流，由式(8)获得由式(9)表达的含不同控制方式逆变器的孤岛微网系统整体等效阻抗模型：

upcc=1n11+m(Zo+Zline)n(Z+Zline)(KuΣs=1nuref,s-(Zo+Zline)iL+11+ZlineZ(Zo+Zline)KiΣk=1miref,k)=1n11+C2(KuΣk=1nuref,k-(Zo+Zline)iL+11+C1(Zo+Zline)KiΣk=1miref,k)---(9),]]>

式(9)中，

C1=ZlineZ,C2=m(Zo+Zline)n(Z+Zline)]]>

依据式(9)将孤岛微网等效成双闭环系统，是将PQ控制逆变器的参考电流和下垂控制逆变器的参考电压作为输入，负载电流作为扰动，输出作为PCC点的电压；所述双闭环系统的内环Loop1的开环传递函数为C₁；所述双闭环系统的外环Loop2的开环传递函数为C₂。