[发明专利]一种逆变型电源等效正、负序阻抗的计算方法

说明书

本发明公开了属于新能源电源与电力系统故障分析技术领域的一种逆变型电源等效正、负序阻抗的计算方法。所述方法包括：基于故障后逆变型电源控制目标计算控制系统参考电流，利用坐标反变换求得故障后逆变型电源正、负序电压和电流。依据正常运行控制策略和故障前后正序电压与电流关系，获知故障前逆变型电源正序电压和电流。最后由逆变型电源正、负序电压和电流突变量推导得到其等效正、负序阻抗表达式。本发明填补了逆变型电源等效正、负序阻抗计算方法研究的空白，为含逆变型新能源电源的电力系统故障分析奠定了基础。

技术领域

本发明属于新能源电源与电力系统故障分析技术领域，尤其涉及一种逆变型电源等效正、负序阻抗的计算方法。

背景技术

为应对化石能源危机和大气环境污染，风电、光伏等新能源电源发展迅猛，在我国发电装机容量中所占比例逐年增加。同时，电力系统设计和运行的许多工作都必须以故障分析结果为依据，比如电气设备选型、确定限制短路电流的措施、研制和在电力系统中合理地配置各种继电保护和自动装置、并正确整定其参数。因此掌握含新能源电源的电力系统故障分析方法十分重要。

研究新能源电源序阻抗特性是故障分析的前提与基础。当前研究现状其一是通过仿真结合故障录波数据，对各类新能源电源的序阻抗特性及其影响因素进行分析，由于没有获知序阻抗表达式，这种方法对各种因素的影响机理并不清楚、也不能直接服务于故障分析计算；其二是针对双馈式风力发电机，有学者展开了等效序阻抗的推导工作，但该类风力发电机的变流器容量不超过机组额定容量的30％、其等效序阻抗特性主要由异步电机决定，相关结论不适用于光伏电池、永磁直驱式风力发电机等逆变型电源。因此亟需研究逆变型电源等效序阻抗的计算方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种逆变型电源等效正、负序阻抗的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：依据逆变型电源故障穿越控制目标，计算控制系统参考电流；

步骤2：利用坐标反变换方法求得故障后逆变型电源正、负序电压和电流；

步骤3：依据正常运行控制策略和故障前后正序电压与电流关系，计算故障前逆变型电源的正序电压和电流；

步骤4：由逆变型电源正、负序电压和电流突变量推导出逆变型电源的等效正、负序阻抗表达式。

所述控制系统参考电流的计算公式为：

其中，变量M、N满足以下两个公式：

M＝(u_1d)²+(u_1q)²-K(u_2d)²-K(u_2q)²

N＝(u_1d)²+(u_1q)²+K(u_2d)²+K(u_2q)²

式中，为dq坐标系下的正、负序电流参考值，u_1d、u_1q、u_2d、u_2q为dq坐标系下的正、负序电压量，其中上标*表示参考值，1、2分别表示正、负序电气量；分别为有功功率直流分量参考值、无功功率直流分量参考值；系数K取0、1和-1，对应控制目标分别为消除负序电流、消除有功和无功功率波动。

所述步骤2中，利用坐标反变换方法求得的故障后逆变型电源正、负序电压和电流为：

故障后逆变型电源正、负序电流：

其中，