[发明专利]基于混杂系统理论的三电平逆变器电源降阶建模方法

说明书

本发明公开了一种基于混杂系统理论的三电平逆变器电源降阶建模方法，首先，以常微分方程形式搭建三电平逆变器电源的电磁暂态模型，其次，基于奇异摄动等效理论对电磁暂态模型进行降阶处理，最后，利用混杂系统李雅普诺夫稳定定理对降阶处理后的模型中的参数进行取值，从而确定出降阶处理后的具体模型；这样在保证三电平逆变器电源降阶模型阶数较低的情况下，还具有很好的暂态稳定性。

技术领域

本发明属于三电平逆变器技术领域，更为具体地讲，涉及基于混杂系统理论的三电平逆变器电源降阶建模方法。

背景技术

包含离散事件系统和连续变量系统、两者又相互作用的系统称混杂系统。电力系统用包括连续动态特性和离散事件的复杂系统来描述，如发电机和负荷等可视为连续动态行为，通常由相互关联的微分和代数方程组来表达。电力系统的上述特征是连续控制与离散控制的混合，故为一种典型的混杂系统。近年来混杂系统稳定性得到了很大关注，取得了很多成果。

自19世纪末建成商业化交流电力系统以来，虽然电压等级不断增加、装机容量不断提升、地域范围不断扩大，但电源、电网、负荷等环节一直主要由发电机、变压器、电动机等电磁变换装备所构成。

随着技术的成熟，电磁变换装备正逐步被电力电子变换装备所取代，成为电力系统发展的重要趋势。电力一次系统正经历着深刻的历史性变革。电力电子变换装备在电力系统的规模应用首先出现在电力负荷侧。将交流电能根据负荷需要变换为相应形式的电能、并根据负荷水平的变化调整电能参数，可大幅度提高负荷的用电效率。电源广泛采用三电平逆变器，三电平逆变器输出由于具有更高的电能质量、更低的谐波含量,更好的电磁兼容性以及更低的开关损耗等优点,在中高压大容量交流调速领域得到了广泛的应用。三电平逆变器的电力电子化改变了电源的动态特性，极大地影响了系统稳定性。尤其在我国资源与负荷逆向分布、大规模可再生能源发电经高压直流远距离输送的格局下，特别是送端电网电力电子化程度高，安全稳定局面复杂。电力电子变换装备以其在电能变换方面的灵活性在电力系统中的渗透水平不断提高，深刻地改变着电力系统的动态行为。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于混杂系统理论的三电平逆变器电源降阶建模方法，在保证三电平逆变器电源降阶模型阶数较低的情况下，还具有很好的暂态稳定性。

为实现上述发明目的，本发明一种基于混杂系统理论的三电平逆变器电源降阶建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、以常微分方程形式搭建三电平逆变器电源的电磁暂态模型；

其中，f(x,u)，u为输入的电网电压，x为状态变量x＝[x₁,x₂,x₃,x₄,i_x,i_y,i_{x_t},i_{y_t},i_xL,i_yL,u_x,u_y,u_{x_t},u_{y_t},θ_PLL]^T，u_x、u_y为三电平逆变器端电容电压x轴和y轴分量，i_xL,i_yL为线路L的电流的x轴和y轴分量，i_x,i_y为三电平逆变器输出电流的x轴和y轴分量，i_{x_t},i_{y_t}为三电平逆变器输出电流的x轴和y轴分量测量值，u_{x_t},u_{y_t}三电平逆变器端电容电压x轴和y轴分量测量值；x₁,x₃为三电平逆变器外环有功及无功功率环积分变量，x₂、x₄为三电平逆变器内环有功及无功电流环积分变量，θ_PLL为锁相环锁定的三电平逆变器中各分量相位；