[发明专利]一种电力电子接口并网系统模型降阶的降阶变量选取方法

权利要求书

1.一种电力电子接口并网系统模型降阶的降阶变量选取方法，其特征在于：通过计算机设备执行以下步骤：

S100、建立电力电子接口并网系统的电磁暂态模型；

S200、基于所述电磁暂态模型，建立电力电子接口并网系统的小信号模型，求取系统稳态运行点，求解小信号模型状态矩阵在该稳态运行点处的特征值，引入特征值灵敏度方法分析特征值与系统各状态变量之间的相关性；

S300、提取电力电子接口并网系统各状态变量对应的奇异摄动参数，建立该系统的奇异摄动模型；

S400、基于所述奇异摄动模型，按照给定的模型降阶误差的范围，应用不同的主导特征值选取方式，分别得到主导特征值的主导影响状态变量，对剩余状态变量进行忽略快动态降阶处理，直到满足模型降阶误差要求；

所述步骤S100建立电力电子接口并网系统的电磁暂态模型；包括：

基于典型的电力电子接口并网PQ控制系统，则所建立的电磁暂态模型为：

其中，θ为锁相环锁定相角，P和Q分别为系统输出的有功和无功功率，i_1d和i_1q分别为逆变器交流侧滤波电感电流的d轴分量和q轴分量，u_2d和u_2q分别为滤波电容电压的d轴分量和q轴分量，i_2d和i_2q分别为线路输出电流的d轴分量和q轴分量，γ_d、γ_q、λ_q和λ_d分别为功率外环和电流内环输入信号的积分变量，u_d和u_q分别为并网点电压的d轴分量和q轴分量；

所述步骤S200基于所述电磁暂态模型，建立电力电子接口并网系统的小信号模型，求取系统稳态运行点，求解小信号模型状态矩阵在该稳态运行点处的特征值，引入特征值灵敏度方法分析特征值与系统各状态变量之间的相关性；包括，

S201、建立系统的小信号模型：

S202、求取稳态运行点，利用稳态运行点求解状态矩阵A_S的特征值λ₁～λ₁₃，且特征值按照实部绝对值由小及大依次排序；

S203、引入特征值灵敏度方法分析特征值λ_i与系统各状态变量x_k的相关性，其中p_ki＝u_kiυ_ki称为参与因子，υ_ki和u_ki分别为状态矩阵A_S对应的左右特征向量矩阵V和U中的k行i列元素，p_ki反映了第i个模态与第k个状态变量的相互参与程度，对左右特征向量归一化处理，即：

所述步骤S300、提取电力电子接口并网系统各状态变量对应的奇异摄动参数，建立该系统的奇异摄动模型；包括，

所建立的电力电子接口并网系统奇异摄动模型如下：

其中，x为PLL状态变量，y₁为输出功率的状态变量，y₂为功率外环和电流内环输入信号的积分变量，y₃为逆变器交流侧滤波电感电流的状态变量，y₄为滤波电容电压的状态变量，y₅为线路输出电流的状态变量，ε₁、ε₂、ε₃、ε₄和ε₅分别为其对应的奇异摄动参数；

所述S400基于所述奇异摄动模型，按照给定的模型降阶误差的范围，应用不同的主导特征值选取方式，分别得到主导特征值的主导影响状态变量，对剩余状态变量进行忽略快动态降阶处理，直到满足模型降阶误差要求；

S401、取扰动发生期间电磁暂态模型和降阶模型的状态变量x_k波动范围的相对差值作为状态变量x_k的降阶误差σ_k，即

其中，O_kp和O_kb分别为详细电磁暂态模型受扰动期间状态变量x_k的峰值与谷值，R_kp和R_kb分别为同时期内降阶模型状态变量x_k的峰值与谷值，综合所有状态变量的降阶误差，取σ₀＝max{σ₁,σ₂,…σ₁₃}为模型降阶误差；

S402、针对状态矩阵A_S的所有特征值进行特征值灵敏度分析，得到与其相关的各状态变量，当p_ki≥0.1时可认为状态变量x_k是特征值λ_i的主要影响状态变量；

S403、设定原主导特征值为λ₁～λ_t，t＜13，给定的模型降阶误差为σ，除去特征值λ₁～λ_t的所有主要影响状态变量，对系统所有的剩余状态变量进行降阶处理，计算模型降阶误差σ₀，若σ₀≤σ，则该降阶模型满足要求，降阶过程结束，否则进行S404；

S404、若σ₀＞σ，则进一步扩大主导特征值的范围；若λ_t+1与λ_t+2为共轭特征值，则取主导特征值为λ₁～λ_t+2，若λ_t+1与λ_t+2非共轭特征值，则取主导特征值为λ₁～λ_t+1，按照S403继续执行，如果σ₀＞σ，则继续重复扩大主导特征值的范围，直到满足给定的模型降阶误差要求。

2.根据权利要求1所述的电力电子接口并网系统模型降阶的降阶变量选取方法，其特征在于：所述电磁暂态模型包括PLL控制及输出功率模型、双环控制模型、逆变器模型。