[发明专利]基于小信号法的离网综合能源系统暂态响应快速评估方法有效

专利信息
申请号: 201910683128.5 申请日: 2019-07-26
公开(公告)号: CN110417008B 公开(公告)日: 2021-03-23
发明(设计)人: 王小君;甘聂荣;孙瑞;张义志;和敬涵;张沛;张亮;曹婧颖 申请(专利权)人: 北京交通大学;欣旺达电子股份有限公司
主分类号: H02J3/00 分类号: H02J3/00
代理公司: 北京市商泰律师事务所 11255 代理人: 黄晓军
地址: 100044 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 基于 信号 综合 能源 系统 响应 快速 评估 方法
【权利要求书】:

1.一种基于小信号法的离网综合能源系统暂态响应快速评估方法,其特征在于,包括:

将离网综合能源系统划分为逆变器、线路、锁相环和负载四个子模块,根据子模块设备类型在各自的坐标系上分别建立逆变器、线路、锁相环和负荷四个子模块的小信号状态空间子模型;

通过参考公共坐标系将各个小信号状态空间子模型联立,建立离网综合能源系统的小信号状态空间模型;

将负荷投切所引起的负荷电流变化量作为所述离网综合能源系统的小信号状态空间模型的外部输入量,所述离网综合能源系统的小信号状态空间模型输出所述离网综合能源系统的电压和频率的波动值;

所述的锁相环子模块的小信号状态空间子模型的表达式如公式(1)所示:

kpPLL和kiPLL分别是锁相环PI控制器的比例系数和积分系数,是锁相环PI控制器的状态变量;

当逆变器子模块采用V/f控制时,V/f控制逆变器子模块的小信号状态空间模型的表达式如公式(2)所示:

Δxinv1是V/f控制逆变器状态变量的集合;分别表示V/f控制器中参考电压的d轴和q轴分量;

[Δvb1DQ]=[Δvb1D Δvb1Q]T,Δvb1DΔvb1Q分别表示节点1Vb1电压的D轴和Q轴分量,d轴和q轴表示的是V/f控制逆变器子模块的自身坐标系,D轴和Q轴表示的是公共参考坐标系,将V/f控制逆变器的坐标系定义为参考公共坐标系;

Δωcom是公共参考坐标系的角频率波动量;Ainv1,B1inv1,B2inv1,B3inv1为对应的系数矩阵;

当逆变器子模块采用PQ控制时,PQ控制逆变器子模块的小信号状态空间模型的表达式如公式(3)所示:

Δxinv2是PQ控制逆变器状态变量的集合;ΔP*,ΔQ*分别表示PQ控制器中有功功率和无功功率参考;[Δvb2DQ]=[Δvb2D Δvb2Q]T,Δvb2D,Δvb2Q分别表示节点2Vb2电压的D轴和Q轴分量;Δωcom是公共参考坐标系的角频率波动量;

Ainv2,B1inv2,B2inv2,B3inv2为对应的系数矩阵;

所述的线路子模块的小信号状态空间子模型的表达式如公式(4)所示:

[ΔilineDQ]=[ΔilineD ΔilineQ]T,ΔilineD,ΔilineQ分别表示线路电流D轴和Q轴分量,Anet,B11net,B22net,B2net为对应的系数矩阵;

所述的负荷子模块的小信号状态空间子模型的表达式如公式(5)所示:

[ΔiloadDQ]=[ΔiloadD ΔiloadQ]T,ΔiloadD,ΔiloadQ分别表示负荷电流D轴和Q轴分量;ALOAD,B1LOAD,B2LOAD为对应的系数矩阵;

所述的通过参考公共坐标系将各个小信号状态空间子模型联立,建立离网综合能源系统的小信号状态空间模型,包括:

将V/f控制逆变器的坐标系被定义为参考公共坐标系,在参考公共坐标系中的节点和地之间引入一个虚拟电阻Rv,并且考虑负荷的变化引入负荷电流变化量ΔidistDQ

其中

通过联立公式(1)(7)表示的各个子系统模型,得到下述公式(8)和公式(9)表示的离网综合能源系统的小信号状态空间模型:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的离网综合能源系统的小信号状态空间模型取初始运行点和最终运行点的平均值作为线性化点。

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