本發(fā)明涉及新型電力系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定性領(lǐng)域，特別是頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法。

背景技術(shù)：

1、在新型電力系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)程中，可再生能源占比持續(xù)攀升。并網(wǎng)逆變器作為光伏、風(fēng)電、儲能系統(tǒng)等分布式電源接入電網(wǎng)的關(guān)鍵紐帶，愈發(fā)受到青睞。然而，由于并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間的交互作用，導(dǎo)致系統(tǒng)將在幾赫茲到上千赫茲的寬頻域內(nèi)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其中，發(fā)生在基頻邊帶附近的頻率耦合振蕩問題在近些年愈發(fā)受到關(guān)注。由于頻率耦合效應(yīng)的影響，導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出導(dǎo)納模型中的耦合子系統(tǒng)無法忽略不計，使得系統(tǒng)機(jī)理分析、穩(wěn)定性分析復(fù)雜化。如果忽略頻率耦合效應(yīng)，將無法準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)的實際穩(wěn)定狀態(tài)，存在誤判風(fēng)險，頻率耦合效應(yīng)還會引發(fā)次同步振蕩，威脅系統(tǒng)穩(wěn)定性，嚴(yán)重時還會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)解列，抑制頻率耦合振蕩迫在眉睫。然而，針對頻率耦合問題，現(xiàn)有的方法大部分都是針對鎖相環(huán)提出的，并且大多數(shù)都是從系統(tǒng)阻尼和穩(wěn)定性方面來提出，頻率耦合效應(yīng)只體現(xiàn)在建模過程中。因此，缺乏一種從抑制頻率耦合本質(zhì)出發(fā)的、針對直流電壓環(huán)提出的抑制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實施的：

3、頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，包括以下步驟：

4、1)對直流母線電容兩端電壓進(jìn)行檢測得到直流電壓vdc；在公共耦合點處，對并網(wǎng)點處的abc三相電壓vabc和三相電流iabc進(jìn)行采樣，再將abc三相電壓vabc和三相電流iabc分別經(jīng)過派克變換得到d軸電壓vd、q軸電壓vq、d軸電流id和q軸電流iq；

5、2)在q軸上，q軸電流iq與濾波電壓系數(shù)x相乘得到濾波電壓分量抑制功率pf，抑制與濾波電壓相關(guān)的耦合分量；q軸電流iq與基頻電壓系數(shù)q相乘得到基頻電壓分量抑制功率pv1，抑制與基頻電壓相關(guān)的耦合分量；q軸電壓vq與基頻電流系數(shù)z相乘得到基頻電流分量抑制功率pi1，抑制與基頻電流相關(guān)的耦合分量；濾波電壓系數(shù)x、基頻電壓系數(shù)q、基頻電流系數(shù)z的表達(dá)式為：

6、

7、式(1)中，s為拉普拉斯算子；lf為濾波電感值；v1、i1分別為并網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流基頻分量的幅值；φi1為并網(wǎng)電流的初相角；

8、3)將濾波電壓分量抑制功率pf、基頻電壓分量抑制功率pv1、基頻電流分量抑制功率pi1三者相加得到總抑制功率pa；總抑制功率pa經(jīng)過直流電壓環(huán)pi控制器gdc(s)得到q軸控制電流itq，將q軸控制電流itq與直流電壓環(huán)系數(shù)d相乘，得到q軸電流參考值iqr，其表達(dá)式為：

9、

10、式(2)中，直流電壓環(huán)系數(shù)d的表達(dá)式為：

11、

12、式(3)中，ipv為直流側(cè)電流；cdc為直流母線電容；vdc0為直流電壓給定值；

13、4)將q軸電流參考值iqr與q軸電流iq經(jīng)過比較環(huán)節(jié)得到q軸分量差值δiq，而后q軸分量差值δiq經(jīng)過電流環(huán)q軸pi控制器hqi(s)得到q軸控制電壓vtq，再將q軸控制電壓vtq與d軸電流耦合項kdid相加得到q軸調(diào)制信號mq，其中kd為解耦系數(shù)；

14、5)在d軸上，直流電壓vdc與直流電壓給定值vdc0經(jīng)過比較環(huán)節(jié)得到直流電壓差值δvdc，直流電壓差值δvdc經(jīng)過直流電壓環(huán)pi控制器gdc(s)得到d軸電流參考值idr；將d軸電流參考值idr與d軸電流id經(jīng)過比較環(huán)節(jié)得到d軸分量差值δid，而后d軸分量差值δid經(jīng)過電流環(huán)d軸pi控制器hdi(s)得到d軸控制電壓vtd，再將d軸控制電壓vtd減去q軸電流耦合項kdiq得到d軸調(diào)制信號md；

15、6)將d軸調(diào)制信號md和q軸調(diào)制信號mq經(jīng)過派克反變換后得到靜止坐標(biāo)系下的a相調(diào)制信號ma、b相調(diào)制信號mb、c相調(diào)制信號mc。

16、進(jìn)一步地，基于頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，建立并網(wǎng)逆變器多諧波線性化模型，包括以下步驟：

17、1)僅考慮直流電壓擾動量及其通過控制環(huán)節(jié)衍生的擾動量，建立并網(wǎng)逆變器端口輸出電壓的正序和負(fù)序擾動量viap、vian關(guān)于并網(wǎng)電壓的正序和負(fù)序諧波擾動量vp、vn、并網(wǎng)電流的正序和負(fù)序諧波擾動量ip、in的表達(dá)式：

18、

19、式(4)中，[yv]2×2為并網(wǎng)電壓正負(fù)序諧波擾動量前的電壓系數(shù)矩陣，[yi]2×2為并網(wǎng)電流正負(fù)序諧波擾動量前的電流系數(shù)矩陣，兩者為并網(wǎng)逆變器模型中與直流電壓環(huán)相關(guān)的矩陣；

20、在電壓系數(shù)矩陣[yv]2×2中，yvpp是反映vp對viap影響的表達(dá)式；yvpn是反映vn對viap影響的表達(dá)式；yvnp是反映vp對vian影響的表達(dá)式；yvnn是反映vn對vian影響的表達(dá)式，具體表達(dá)式為：

21、

22、式(5)中，km為調(diào)制系數(shù)；m1為調(diào)制信號的基頻分量，m1*為m1的共軛值；i1為并網(wǎng)電流的基頻分量，i1*為i1的共軛值；j為虛數(shù)；k(s)為控制器環(huán)節(jié)，其表達(dá)式為：

23、k(s)＝kmvdc0hdi(s)gdc(s)?(6)

24、在電流系數(shù)矩陣[yi]2×2中，yipp是反映ip對viap影響的表達(dá)式；yipn是反映in對viap影響的表達(dá)式；yinp是反映ip對vian影響的表達(dá)式；yinn是反映in對vian影響的表達(dá)式；具體表達(dá)式為：

25、

26、式(7)中，v1為并網(wǎng)電壓的基頻分量；

27、2)根據(jù)式(4)，并結(jié)合鎖相環(huán)擾動量相關(guān)矩陣、電流環(huán)擾動量相關(guān)矩陣以及主電路關(guān)系，建立在施加頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法后的并網(wǎng)逆變器多諧波線性化模型。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的原理和優(yōu)點如下：

29、本發(fā)明所提出的頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，該策略通過直流電壓環(huán)q軸補(bǔ)償?shù)姆绞?，將q軸電壓、q軸電流經(jīng)過抑制環(huán)節(jié)后以正反饋的形式引入到q軸控制中，作為q軸電流的參考值。該策略可以巧妙地利用頻域卷積本身在正、負(fù)序上具備的符號差異，實現(xiàn)在增大并網(wǎng)逆變器導(dǎo)納矩陣中主對角線子系統(tǒng)幅值的同時，大幅降低其耦合子系統(tǒng)的幅值，使得其耦合子系統(tǒng)相比于主對角線子系統(tǒng)具有可忽略性，從本質(zhì)上抑制了頻率耦合振蕩并提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，建立并網(wǎng)逆變器多諧波線性化模型，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了頻率耦合的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法，該策略通過直流電壓環(huán)q軸補(bǔ)償?shù)姆绞?，將q軸電壓、q軸電流經(jīng)過抑制環(huán)節(jié)后以正反饋的形式引入到q軸控制中，作為q軸電流的參考值。該策略可以巧妙地利用頻域卷積本身在正、負(fù)序上具備的符號差異，實現(xiàn)在增大并網(wǎng)逆變器導(dǎo)納矩陣中主對角線子系統(tǒng)幅值的同時，大幅降低其耦合子系統(tǒng)的幅值，使得其耦合子系統(tǒng)相比于主對角線子系統(tǒng)具有可忽略性，從本質(zhì)上抑制了頻率耦合振蕩并提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：朱滌凡,楊苓,何奇峻,連晨曦,廖鈞濠,李毅博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8