[发明专利]用于并网逆变器稳定分析的广义阻抗判据计算方法及应用

摘要

本发明公开了一种用于并网逆变器稳定分析的广义阻抗判据计算方法及应用。建立在极坐标下逆变器侧网络端口的小信号阻抗模型和电网侧网络端口的小信号阻抗模型，根据极坐标下已建立的逆变器侧网络端口的小信号阻抗模型及网络端口的小信号阻抗模型，计算求得逆变器侧网络端口和电网侧网络端口的广义阻抗，将第二步骤获得的两个广义阻抗相除获得逆变器侧网络端口及网络端口的广义阻抗之比，作为广义阻抗判据。本发明获得的广义阻抗判据能用于并网逆变器系统的小信号稳定分析，解决了传统阻抗法因存在耦合而影响分析准确性的问题，为理清大规模新能源接入电网时产生的电网振荡奠定了基础，是设计逆变器控制器提高稳定性的重要方法。

主权项

1.一种用于并网逆变器稳定分析的广义阻抗判据计算方法，其特征在于主要包括以下三个步骤：第一步，建立在极坐标下逆变器侧网络端口的小信号阻抗模型和电网侧网络端口的小信号阻抗模型；所述的逆变器侧网络包含逆变器及逆变器的输出滤波电感，所述逆变器侧网络端口的小信号阻抗模型表达式为：其中，△I为网络端口电流幅值扰动，I为网络端口电流稳态幅值，为网络端口电流相角扰动，△U为网络端口电压扰动，U为网络端口电压稳态幅值，△δ为网络端口电压相角扰动，为逆变器侧网络端口导纳矩阵，Y_g表示逆变器侧网络端口导纳矩阵的非零元素，Y_g表达式为：其中，s为拉普拉斯算子，Gpll(s)为锁相环的传递函数，Gpll(s)＝(Kppll+Kipll/s)/s，Kppll为锁相环中PI环节的比例系数，Kipll为锁相环中PI环节的积分系数，G2(s)为电流内环PI控制器的传递函数，G2(s)＝Kp2+Ki2/s，Kp2为内环PI环节的比例系数，Ki2为内环PI环节的积分系数，Lf为逆变器的输出滤波电感；所述电网侧网络端口包括逆变器LCL滤波器的滤波电容C1、包含LCL滤波器电网侧电感的等效线路电感L1与线路串联补偿电容C2；所述的电网侧网络端口的小信号阻抗模型先以以下公式的回路方程表示：其中，L表示电感的元件类型，C表示电容的元件类型，k表示电网侧的元件编号，j表示电网侧的节点编号，j＝1表示电网侧网络端口的节点编号，j＝2表示等效线路电感L1与线路串联补偿电容C2之间的节点，φj为节点j的功率因数角，YL(1,1)表示电感L1和j＝1的节点相关的导纳矩阵，YL(1,2)表示电感L1和j＝2的节点相关的导纳矩阵，YC(1,1)表示电容C1和j＝1的节点相关的导纳矩阵，YC(2,2)表示电容C2和j＝2的节点相关的导纳矩阵；YL(1,1)和YL(1,2)均采用以下表达式计算：YC(1,1)和YC(2,2)均采用以下表达式计算：其中，YL(k,j)表示电感Lk和节点j相关的导纳矩阵，YC(k,j)表示电容Ck和节点j相关的导纳矩阵，s为拉普拉斯算子，ω为系统角频率，L表示电感类元件，C表示电容类元件，k表示电网侧网络的元件编号，j表示电网侧网络的节点编号，j＝1表示电网侧网络端口的节点编号，j＝2表示等效线路电感L1与线路串联补偿电容C2之间的节点，φj为节点j的功率因数角，L1表示电网侧网络端口的等效线路电感，其等效线路为电网侧滤波电感和线路电感的电感和；第二步，根据极坐标下已建立的逆变器侧网络端口的小信号阻抗模型及网络端口的小信号阻抗模型，计算求得逆变器侧网络端口和电网侧网络端口的广义阻抗；所述逆变器侧网络端口和电网侧网络端口的小信号阻抗模型均采用以下公式表示：其中，a表示△I受△U的影响参数，b表示△I受U△δ的影响参数，c表示受△U的影响参数，d表示受U△δ的影响参数；则两种网络端口的广义阻抗均采用以下公式求得：ZG＝(ad‑bc)/a其中，ZG表示网络端口的广义阻抗；所述的逆变器侧网络端口的广义阻抗计算公式如下：所述的电网侧网络端口的广义阻抗计算公式如下：ZG_grid＝(Y(1,1)Y(2,2)‑Y(1,2)Y(2,1))/Y(1,1)其中，Y(1,1)为Y矩阵第一行第一列的元素，Y(1,2)为Y矩阵第一行第二列的元素，Y(2,1)为Y矩阵第二行第一列的元素，Y(2,2)为Y矩阵第二行第二列的元素；第三步，将第二步骤获得的两个广义阻抗相除获得逆变器侧网络端口及网络端口的广义阻抗之比，作为广义阻抗判据。