[发明专利]一种变换器输出阻抗塑造方法及系统

说明书

本发明涉及一种变换器输出阻抗塑造方法及系统。该方法包括：建立变换器并网多机系统的阻抗模型，推导用于评估多机交互系统稳定裕度及实现系统阻抗优化的系统等效阻抗比；基于变换器的控制结构以及控制环路的性能指标，推演得到变换器控制参数的设计表达式，并设计保证变换器单机动态与稳态性能的智能算法解空间；将变换器控制参数优化抽象为组合最优化问题，以通过所述系统等效阻抗比求得的相位裕度为优化目标，运用智能算法在所述智能算法解空间内对最优参数进行求解，完成变换器输出阻抗塑造。本发明能够使得变换器在保证自身性能指标的同时能够最大程度提升系统的稳定裕度，预防系统振荡的发生。

技术领域

本发明涉及变换器控制技术领域，特别是涉及一种变换器输出阻抗塑造方法及系统。

背景技术

随着我国新能源发电技术的发展，大量电力电子变换装置接入电力系统。电力电子变换器作为电力系统的接口设备，因其特有的高频离散控制机制，多尺度序惯动作逻辑和低惯性宽频带响应特征，导致变换器并网多机系统中存在着复杂耦合关系与相互作用，显著影响了传统电力系统的动态特性，同时为系统的稳定性带来了挑战。目前，阻抗分析方法已成为研究与解决上述稳定性问题的重要手段，重塑变换器的输出阻抗能够实现多机交互系统的阻抗优化，从而增强系统鲁棒性、预防系统振荡。

控制参数优化作为一类常见的阻抗塑造方法，可通过合理设计变换器的控制参数，优化多机交互系统的等效阻抗比，从而改善系统的稳定性。一般的变换器控制参数设计方法认为各控制环路是相互解耦的，可通过依次设计各环路性能指标求解得到控制参数，从而保证变换器单机运行时的动态与稳态性能。然而，实际上变换器的各控制环路并非完全解耦，存在数个控制环路共同影响变换器某个频率段频率特性的情况，因此在运用常见的控制参数设计方法进行变换器输出阻抗重塑时，很难保证变换器拥有最佳的频率特性。此外，由于没有考虑多机交互系统间的复杂耦合关系，该方法无法有效实现多机交互系统的阻抗优化，最大程度提升系统的稳定性。因此亟需寻求一种基于控制参数优化，在兼顾变换器单机动态与稳态性能的同时可有效实现多机交互系统阻抗优化的变换器输出阻抗塑造方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种变换器输出阻抗塑造方法及系统，可在兼顾变换器单机动态与稳态性能的同时有效实现多机交互系统的阻抗优化，突破传统通过控制参数优化进行阻抗塑造的局限性，使得阻抗塑造后的变换器在保证自身性能指标的同时能够最大程度提升系统的稳定裕度，预防系统振荡的发生。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种变换器输出阻抗塑造方法，包括：

建立变换器并网多机系统的阻抗模型，推导用于评估多机交互系统稳定裕度及实现系统阻抗优化的系统等效阻抗比；

基于变换器的控制结构以及控制环路的性能指标，推演得到变换器控制参数的设计表达式，并设计保证变换器单机动态与稳态性能的智能算法解空间；

将变换器控制参数优化抽象为组合最优化问题，以通过所述系统等效阻抗比求得的相位裕度为优化目标，运用智能算法在所述智能算法解空间内对最优参数进行求解，完成变换器输出阻抗塑造。

可选的，所述建立变换器并网多机系统的阻抗模型，推导用于评估多机交互系统稳定裕度及实现系统阻抗优化的系统等效阻抗比，具体包括：

建立变换器单机阻抗模型；

根据所述变换器单机阻抗模型考虑变换器并网多机系统中的其它组件与电路拓扑，建立多机系统的阻抗网络模型；

根据所述多机系统的阻抗网络模型考虑频率耦合效应的影响，将系统等效为单输入单输出系统，推导系统等效阻抗比。

可选的，所述基于变换器的控制结构以及控制环路的性能指标，推演得到变换器控制参数的设计表达式，并设计保证变换器单机动态与稳态性能的智能算法解空间，具体包括；