[发明专利]一种考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法

权利要求书

1.一种考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)分别建立等值电网、并网变流器电气环节和控制环节的小扰动数学模型；其中并网变流器控制环节的小扰动数学模型，包含电流内环、前馈环节及变流器脉宽调制延时环节；

2)分析小扰动下锁相环检测误差对并网变流器控制变量的影响，具体包括以下步骤：

2-1)假设锁相输出角度θ₁与实际值θ出现偏差Δθ，即θ₁＝θ+Δθ，则系统状态变量的D轴及Q轴分量将会产生额外的扰动分量，对于任一状态变量x而言，有：

其中Δx'_d、Δx'_q为控制系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量，Δx_d、Δx_q为实际系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量，x_d0、x_q0为状态变量x的D轴及Q轴分量初值；

2-2)选择VSC变流器端口电压u_c作为状态变量代入步骤2-1)中的公式，并对正常锁相环控制过程进行修正，得到角度偏差Δθ与VSC变流器端口电压u_c的Q轴分量增量Δu_cq的关系；

2-3)将角度偏差Δθ与VSC变流器端口电压u_c在Q轴分量增量Δu_cq的关系代入步骤2-1)中的公式，消去Δθ，得到控制系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量与实际系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量及VSC变流器端口电压u_c的Q轴分量增量Δu_cq的关系；

3)根据小扰动下锁相环检测误差对并网变流器控制变量的影响，对并网变流器控制环节的小扰动数学模型进行修正；

4)确定系统动态阻抗的输入电压变量和输出电流变量，根据等值电网的小扰动数学模型、并网变流器电气环节的小扰动数学模型和修正后的并网变流器控制环节的小扰动数学模型，求取小扰动下的系统动态阻抗传递函数；

5)根据小扰动下的系统动态阻抗传递函数，绘制系统频率阻抗曲线并根据其特性分析系统次同步振荡风险。

2.如权利要求1所述的考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括以下过程：

确定并网变流器控制环节的小扰动数学模型中需要校正的状态变量，并对需要校正的状态变量，根据步骤2-3)中得到的控制系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量与实际系统中状态变量x的D轴及Q轴分量增量及VSC变流器端口电压u_c的Q轴分量增量Δu_cq的关系，得到控制系统中需要校正的状态变量的D轴及Q轴分量增量以实际系统中需要校正的状态变量的D轴及Q轴分量增量及VSC变流器端口电压u_c的Q轴分量增量Δu_cq进行表示的表达式，再将控制系统中需要校正的状态变量的D轴及Q轴分量增量代入相应的控制环节，得到修正后的并网变流器控制环节的小扰动数学模型；

需要校正的状态变量包括VSC变流器端口电压u_c、流经VSC变流器内电感L₁的电流i₁、VSC变流器控制环节输出电压u_r。

3.如权利要求1～2任一所述的考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，所述步骤4)中，系统动态阻抗为输入电压变量与输出电流变量之商。

4.如权利要求3所述的考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，所述步骤5)具体包括以下过程：

根据小扰动下的系统动态阻抗传递函数，函数表达式的实部为系统动态电阻，虚部为系统动态电抗，分别绘制系统频率-电阻曲线和系统频率-电抗曲线，依据频率-阻抗分析法判定系统是否在次同步振荡风险。

5.如权利要求4所述的考虑锁相环影响的并网变流器次同步振荡风险分析方法，其特征在于，所述频率-阻抗分析法为：若系统频率-电抗存在过零点或接近于0，表示系统存在振荡点，且振荡点所在频率对应振荡频率；若振荡点处的系统电阻值小于或接近于0，则表示系统存在振荡风险，且等值电阻负值越大，振荡发散速度越快。