[发明专利]大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法

权利要求书

1.一种大扰动下同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，首先建立同步发电机和构网型逆变器组成的孤岛系统非线性动力学模型，其次推导出能够有效表达振荡特性的孤岛系统时变参数二阶振荡器，再次采用多尺度法提取时变自然频率并分析影响时变频率的主要因素，最后通过不稳定判据揭示同步发电机和构网型逆变器交互振荡的物理机理；

步骤如下：

步骤1：建立含下垂控制器的电网构网型逆变器动态微分方程，并建立同步发电机动态微分方程；

步骤2：建立含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子动力学模型；

步骤3：采用多尺度摄动法提取时变自然频率，揭示含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子参变振荡物理机理；

步骤4：针对同步发电机和构网型逆变器的交互振荡物理机理，推导出诱发交互振荡的参变振荡稳定判据。

2.如权利要求1所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的步骤1中，考虑构网型逆变器的快速调节特性，建立含下垂控制器的电网构网型逆变器动态微分方程如下：

式(1)-(3)中，其中变量上的点表示导数，i表示构网型逆变器节点，ω_ref是角频率的参考值；ω_i是构网型逆变器角频率，δ_i表示构网型逆变器相对于参考值的相位角；m_Pi为构网型逆变器下垂控制系数，P_ei是构网型逆变器的有功功率输出，V_i和V_j分别是构网型逆变器端口电压幅值和同步发电机的内部电压幅值；采用Kron化简方法对构网型逆变器和同步发电机混合系统进行等效，则G_ii是等效的局部电导负荷，|Y_ij|和β_ij分别是Y_ij的绝对值和相角，Y_ij是构网型逆变器和同步发电机间的连接导纳。

3.如权利要求1所述的同步发电机/构网型逆变器交互振荡机理分析方法，其特征在于：所述的步骤2建立的含构网型逆变器和同步发电机混合孤岛系统的非线性振子动力学模型为：

式中，δ_ij是构网型逆变器和同步发电机相对相位角，β_ij是构网型逆变器和同步发电机间连接导纳的相角，F是泵浦函数的幅值，P_dis是等效扰动函数，D₀＝ω_refm_PiV_iV_j|Y_ij|和D₀cos(δ_ij+β_ij)定义为等效阻尼系数，同时ω_n被称为固有自然振荡频率：

式中，ω_n是固有自然振荡频率，ω_ref是角频率的参考值，M_j为同步发电机惯性时间常数，V_i和V_j分别是构网型逆变器端口电压幅值和同步发电机的内部电压幅值，|Y_ij|是Y_ij的绝对值且Y_ij是构网型逆变器和同步发电机间的连接导纳；考虑有功和无功功率控制的耦合效应，式(8)中的泵函数F sin(2δ_ij+2β_ij)，其幅值为其中系数c_i＝ω_refm_Pik_im_Qi，其中k_i是构网型逆变器积分控制器增益，m_Qi是无功电压下垂系数，另外式(8)中的等效扰动P_dis为：

式(10)中，B_ii是构网型逆变器侧局部电纳，P_dis是等效扰动函数，ω_ref是角频率的参考值，M_j为同步发电机惯性时间常数，V_i和V_j分别是构网型逆变器端口电压幅值和同步发电机的内部电压幅值，G_ii和G_jj是等效的局部电导负荷，|Y_ij|和β_ij分别是Y_ij的绝对值和相角，Y_ij是构网型逆变器和同步发电机间的连接导纳，δ_ij是构网型逆变器和同步发电机相对相位角，β_ij是构网型逆变器和同步发电机间连接导纳的相角。