[发明专利]一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算方法及终端

说明书

本发明公开了一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算方法及终端，首先建立了包含锁相环、电流环、电压环的直驱风机的第一状态空间模型；然后利用物理降阶法，获得了限幅环节持续饱和后的通过降阶的第二状态空间模型；最后通过特征根分析法，基于第二状态空间模型确定限幅环节引起的直驱风机次/超同步振荡频率。因此能够针对受到大扰动后限幅持续饱和的直驱风机次/超同步振荡现象，利用物理降阶的直驱风机状态空间模型进行振荡频率的确定，从而准确计算因大扰动导致限幅饱和后产生次/超同步振荡的频率。

技术领域

本发明涉及电力系统稳定运行分析技术领域，特别涉及一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算方法及终端。

背景技术

随着源-网-荷侧电力电子装置的应用多样化，现代电力系统的运行方式和动态特性发生了明显变化，正在向着高比例新能源发电和高比例电力电子设备的“双高”系统的方向发展。然而“双高”系统的稳定性问题不容忽视，特别地，由电力电子换流器引发的次/超同步振荡问题引起了学者的广泛关注。

根据电力电子装置参与的次/超同步振荡的数学机理，可将其分为负阻尼振荡、强迫振荡和切换型振荡。现有研究大多关注小干扰下的负阻尼振荡，即当参数变化时会导致相应次/超同步振荡模式阻尼变负，引起单一频率发散的局部振荡。但是非线性切换环节引发/参与振荡的发生概率并不小，而对非线性切换环节引发/参与振荡的研究相对较少。

目前，非线性切换环节参与/引发振荡的研究主要有两个方面，一是计及限幅等非线性切换环节的振荡近似分析方法，二是限幅等非线性切换环节造成系统振荡失稳的机理。

在计及限幅等非线性切换环节的振荡近似分析方法方面，现有文献主要采用描述函数法分析换流器控制中的非线性环节对振荡动态的影响，其基本思想是将非线性作用利用基波响应代替，从而在频域内近似为线性系统，在时域内近似为光滑系统。

在限幅等非线性切换环节造成系统振荡和失稳的机理研究方面，一是考虑限幅/切换作用导致系统失去平衡点，从而导致小扰动失稳或者暂态失稳。二是直接分析限幅导致的切换型振荡。

另一方面，如果在振荡过程中某些非线性条件起作用使得系统限制在某一流形上时(如限幅持续饱和等)，可按照微分动力学理论，在降维的流形的数学模型获得该振荡分析。然而，降维后的模型仅在数学上有意义，在物理上没有对应的系统。因此，上述研究均对已出现切换型振荡的系统进行分析，并未考虑稳定系统在受到干扰后因非线性环节作用而引起的系统动态行为的变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算方法及终端，能够在稳定系统受到干扰后，对切换型振荡进行振荡频率计算。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算方法，包括步骤：

结合直驱风机内部的锁相环、电流环以及电压环对应的状态变量，建立直驱风机的第一多阶状态空间模型；

通过限幅饱和对所述第一多阶状态空间模型进行物理降阶，得到第二多阶状态空间模型；

使用特征根分析法求解所述第二多阶状态空间模型，计算得到限幅环节引起的直驱风机次同步振荡频率或超同步振荡频率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种物理降阶的直驱风机同步振荡频率计算终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

结合直驱风机内部的锁相环、电流环以及电压环对应的状态变量，建立直驱风机的第一多阶状态空间模型；

通过限幅饱和对所述第一多阶状态空间模型进行物理降阶，得到第二多阶状态空间模型；