[发明专利]一种基于全局导纳分析的APF并机系统稳定性判定方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种基于全局导纳分析的APF并机系统稳定性判定方法。

背景技术

随着各行各业投入的电力设备逐渐增多，电网中的谐波含量逐渐增加，如化工烧碱行业电解用低压大容量整流装置，这些大容量谐波电流对电网、其他用电设备、特别是用电可靠性都会带来严重影响，因此对大容量、高精度和高可靠性的模块化多机并联有源滤波需求日益增加，并且逐渐成为研究热点。模块化多机并联系统的稳定性分析是本领域的研究重点，关系到整机系统的安全可靠运行，需要对并机系统建立数学模型，再从本质上分析和研究各电气量之间的耦合或制约关系，进一步得到失稳抑制的方法。目前已有的稳定性分析方法主要分为两种：

(1)基于阻抗比，针对并机系统总输出电流进行稳定性分析。该方法的局限性在于：直接视并机单元总输出电流稳定性决定整个并机系统的稳定性(即电网PCC处电压和所有部分输出电流的稳定性)，但未能体现出决定并机系统各部分稳定性的本质原因；阻抗比是两个传递函数的比值，并机单元等效总阻抗由多个并机单元阻抗并联后得到，当并机单元阻抗传递函数复杂或是并机数量很多且阻抗不对称时，其频域特性很不容易得到，因此很难定性分析出耦合环的稳定性。

(2)基于导纳比，针对并机系统单元输出电流进行稳定性分析。该方法局限性在于：耦合增益为两组传递函数比值(导纳比)，其形式在多机并联系统时往往很复杂，很难分析出其频域特性以得到稳定性判断。另外也是直接分析并机单元输出电流稳定性作为整个并机系统响应稳定性，未能给出决定整个并机系统响应稳定性的本质原因。

综上所述，现有的并机系统稳定性分析方法存在诸多不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种能够准确、全面的进行APF并机系统稳定性判定的基于全局导纳分析的APF并机系统稳定性判定方法。

技术方案：本发明提供了一种基于全局导纳分析的APF并机系统稳定性判定方法，包括以下步骤：

步骤1：载入电网参数、主电路参数以及控制器参数，所述电网参数包括电网导纳、并网端无源器件等效导纳、谐波负载等效无源导纳、电网频率，所述主电路参数包括并网接口，所述控制器参数包括电流环扰动增益、电流环开环支路增益；

步骤2：根据所述电网参数、主电路参数以及控制器参数建立电流环导纳模型、谐波控制环导纳模型；

步骤3：根据所述电流环导纳模型以及谐波控制环导纳模型，得到并机系统全导纳形式等效电路，包括待机运行模式和补偿运行模式；

步骤4：根据所述全导纳形式等效电路得到两种运行模式下电网PCC处电压的表达式，其中Y_total为并网系统全局导纳：

待机运行模式：

补偿运行模式：

式中，E为电网电压，E'为电网PCC处电压，Y_g为电网导纳，Y_p为并网端无源器件等效导纳，Y_i为电流环导纳，Y_hi为谐波控制环导纳，Y_L为谐波负载等效无源导纳，I_i'为待机运行时APF模块等效电流源(i＝1,2，...n)，n为并网系统APF模块数量，I'_hi为谐波补偿运行时APF模块等效电流源，I_Lh为谐波电流源；

步骤5：根据步骤4得到的并网系统全局导纳判断并机系统的稳定性；所述并机系统的稳定性为并机系统在当前稳定激励下的所有响应稳定，所述激励包括电网电压、并机单元输出电流源和负载谐波电流源，所述响应包括电网PCC处电压、并机单元输出电流和并联无源器件电流。

进一步，所述步骤5中根据步骤4得到的并网系统全局导纳判断并机系统的稳定性的方法为：根据步骤4得到的并网系统全局导纳Y_total绘制Nyquist曲线，得到s平面负实轴的正、负穿越次数；若全局导纳Y_total对应的Nyquist曲线在s平面负实轴的正、负穿越次数相等，则该并机系统稳定；反之，并机系统失稳。

进一步，所述步骤5中根据步骤4得到的并网系统全局导纳判断并机系统的稳定性的方法为：根据并网系统全局导纳频域增益为零时，确定并网系统谐振点，若谐振点对应的增益实部R_d全部大于零，则该并机系统稳定；反之，并机系统失稳。