[发明专利]一种考虑扰动的变流器系统原-对偶电路建模方法

说明书

本发明公开了一种考虑扰动的变流器系统原‑对偶电路建模方法。根据变流器并网系统的控制动态特性，并考虑变流器控制系统中注入的扰动，建立变流器和电网络的阻抗端口特性；使用次‑超同步变换将变流器和电网络的阻抗端口特性变换至原‑对偶空间，得到变流器和电网络原‑对偶分量形式的阻抗端口特性；基于原‑对偶分量形式的阻抗端口特性，分别建立变流器和电网络的二端口网络，将两者相连得到变流器并网系统的等效原‑对偶电路。本发明建立了具有清晰物理意义的变流器并网系统原‑对偶电路，可用于变流器并网系统的小干扰稳定分析与广义导纳测量。

技术领域

本发明涉及一种变流器小信号建模方法，尤其涉及了一种考虑扰动的变流器系统原-对偶电路建模方法。

背景技术

随着可再生能源的大规模开发，以及柔性直流/交流输电的广泛利用，电压源型变流器在电力系统中得到了越来越多的利用。尽管变流器有着高效和可控性强等优点，但变流器接入数量日益增多及容量日益增大，交流电网相对逐渐变弱。在弱电网下，变流器与交流电网间及变流器间的耦合变强，进而可能导致系统出现复杂的振荡问题。

变流器并网系统的振荡问题一般可从小干扰角度进行分析，方法主要有两类：基于状态空间的特征根分析方法以及基于频域理论的阻抗分析方法。频域方法中的阻抗法只利用可量测的端口外特性即可定量分析系统的稳定性，近年来越来越受到人们关注。诸多变流器阻抗建模方法中，有些不便于大规模系统的机理分析，有些物理意义不清晰。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明公开了一种考虑扰动的变流器系统原-对偶电路建模方法，可用于变流器小干扰稳定分析与广义阻抗测量。

本发明的技术方案采用如下步骤：

1)根据变流器并网系统的动态特性，并考虑变流器控制中注入的扰动，建立变流器和电网络的阻抗端口特性；电网络是指变流器所接入电力网络。

2)使用次-超同步变换将变流器和电网络的阻抗端口特性变换至原-对偶空间，得到变流器和电网络原-对偶分量形式的阻抗端口特性；

3)基于原-对偶分量形式的阻抗端口特性，分别建立变流器和电网络的二端口网络，将两者相连得到变流器并网系统的等效原-对偶电路。

所述步骤1)中的变流器并网系统指变流器并入电网的系统，变流器控制为基于锁相环的双环矢量控制，内环为矢量电流控制，外环为功率控制或直流电压控制；变流器并网系统的动态特性包括控制内外环及锁相环的动态特性以及电网线路的动态特性。

所述步骤1)中，变流器控制中注入的扰动为变流器控制指令值附近的小干扰信号，注入位置为内环电流环，扰动的形式为正弦信号。

所述步骤1)中的变流器阻抗端口特性为：

式中，ΔU、ΔI、Δδ表示变流器和电网络之间连接端口的电压幅值扰动、电流幅值扰动、电流矢量角度扰动和电压矢量角度扰动；Y_g11(s)、Y_g22(s)分别表示变流器阻抗端口特性矩阵中的第一、第二传递函数；Y_dper(s)、Y_qper(s)分别表示由电流参考值扰动至电流扰动的d轴和q轴传递函数；ΔI_dper和ΔI_qper分别表示在变流器控制的内环电流参考值上注入的d轴和q轴扰动；I表示变流器端口的稳态电流值，U表示连接端口的稳态电压值。

所述步骤1)中的电网络阻抗端口特性为：