[发明专利]一种基于坐标变换的阻抗计算方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于坐标变换的阻抗计算方法和系统，包括：根据虚拟同步发电机受扰动后在初始dq坐标系下的参量确定虚拟同步发电机受扰动后的等效dq坐标系与所述初始dq坐标系的偏差角小信号矩阵；利用所述偏差角小信号矩阵确定等效dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵；将所述等效dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵转换为初始dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵；利用所述初始dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵确定虚拟同步发电机受扰动后的输出阻抗矩阵。本发明提出的阻抗计算方法精准的计算了受扰动后的弱电网线路的阻抗。

技术领域

本发明涉及逆变器建模领域，具体涉及一种基于坐标变换的阻抗计算方法和系统。

背景技术

新能源发电大量分布于戈壁、山区和海岛等偏远地区，其与主网间的连接强度较弱，电网通常呈现高感抗弱电网特征。新能源并网逆变器接入弱电网易发生谐波振荡等交互稳定性问题。虚拟同步发电机模拟同步发电机的外特性，为大规模新能源友好并网提供新的技术手段，成为当前新能源发电技术的热点。

虚拟同步技术改变传统逆变器控制策略，在控制系统中引入虚拟惯量和阻尼，使得逆变器的输出外特性具有同步发电机类似的旋转惯量、下垂特性和阻尼特性，可为电网提供必要的频率和电压支撑。

由于虚拟同步发电机具备这些优异的性能，虚拟同步技术被推广应用到交-直流微电网的母线电压惯性增强控制、电动汽车快充接口的惯性和阻尼控制以及风力发电变换器和柔性直流输电变换器的惯性控制等领域。

虚拟同步发电机能够主动支撑弱电网的前提是其能够稳定运行，但虚拟同步发电机运行在失去大电网支撑的离网模式时，电网为本地负载供电时会面临许多问题：

一方面，光伏、风电等可再生微源出力的随机性、波动性和负载扰动的不可预测性等因素较大，其会给系统的稳定性控制增加了一定的难度；

另一方面，如果逆变器的参数设计不恰当，将其并入系统时也会引起与同步机并入大电网的过程中发生类似的功率振荡现象，此功率振荡同样严重影响系统的稳定性。

目前，针对虚拟同步发电机的稳定性研究，主流方法是对逆变器系统进行小信号建模，根据Nyquist判据判断稳定性，或是建立系统的阻抗模型，根据阻抗判据判断稳定性。

就目前而言，尚未有相关科学技术手段利用坐标变换对逆变器系统进行小信号建模，通过考虑坐标变换对虚拟同步发电机阻抗计算的影响来减小阻抗计算误差对虚拟同步发电机的稳定性的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能精准的计算扰动对弱电网线路阻抗影响的阻抗计算方法，该方法利用坐标变换计算虚拟同步发电机的阻抗，尽可能的减小了阻抗计算误差对虚拟同步发电机的稳定性的影响。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提出一种基于坐标变换的阻抗计算方法，其改进之处在于，所述方法包括：

根据虚拟同步发电机受扰动后在初始dq坐标系下的参量确定虚拟同步发电机受扰动后的等效dq坐标系与所述初始dq坐标系的偏差角小信号矩阵；

利用所述偏差角小信号矩阵确定等效dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵；

将所述等效dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵转换为初始dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵；

利用所述初始dq坐标系下虚拟同步发电机的主电路小信号模型中的占空比扰动矩阵确定虚拟同步发电机受扰动后的输出阻抗矩阵。