[发明专利]一种同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法

权利要求书

1.一种同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下四个步骤：S1、构建并网逆变器的整体小信号框图；S2、将小信号框图分为两个子图，分别求解对应的两个导纳矩阵Y₁和Y₂；S3、简化导纳矩阵并列写简化表达式；S4、合成并网逆变器阻抗模型并列写简化表达式；

步骤S1、构建并网逆变器的整体小信号框图，具体如下：S11-根据逆变器的主电路拓扑和控制方法，以同步旋转坐标系下并网点的小信号电压Δu_pdq为输入，以并网的小信号电流Δi_gdq为输出，确定逆变器内部的小信号传递关系；S12-推导小信号传递回路上包括锁相环、控制环、滤波电路、PWM调制环节在内的各子环节的小信号传递函数矩阵表达式；S13-基于步骤S11和S12绘制并网逆变器小信号框图；

步骤S2具体如下、首先，根据与锁相环无关的小信号传递回路确定第一个子图，计算该子图的等效传递函数矩阵，即导纳Y₁；然后，根据与锁相环相关的小信号传递回路确定第二个子图，计算该子图的等效传递函数矩阵，即导纳Y₂；三相锁相环的结构特点决定了并网点的电压扰动量中只有q轴分量被引入小信号模型中，所以导纳矩阵Y₂首列元素为零，第二列元素为Y_PLL-d与Y_PLL-q，基于导纳的同步旋转坐标系下电压-电流关系式为：

2.根据权利要求1所述的同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法，其特征在于，步骤S3包括三个步骤：S31-忽略包括控制延时、采样信号低通滤波只影响并网逆变器高频特性的环节，关注逆变器的中低频特性，在矩阵层面上简化导纳矩阵Y₂；

S32-关注导纳矩阵Y₂表达式中含有耦合项的矩阵，将耦合项分为锁相环引入的耦合项和非锁相环引入的耦合项，并忽略非锁相环引入的耦合项，在矩阵元素层面上简化导纳矩阵Y₂；

S33-推导独立的Y_PLL-d简化表达式与Y_PLL-q简化表达式。

3.根据权利要求2所述的同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法，其特征在于，步骤S3建模结果特征为：Y_PLL-d表征并网点谐波电压对并网电流d 轴分量的影响，在波特图上的幅值与并网逆变器输出无功电流正相关，故将其定义为无功导纳；Y_PLL-q表征并网点谐波电压对并网电流q轴分量的影响，在波特图上的幅值与并网逆变器输出的有功电流正相关，故将其定义为有功导纳；Y_PLL-d和Y_PLL-q的幅值物理意义为并网点谐波电压放大率，幅值越小并网系统谐波稳定裕度越大。

4.根据权利要求3所述的同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法，其特征在于，步骤S4具体如下，

首先，对导纳矩阵Y₁求逆矩阵得阻抗Z₁并忽略该矩阵中的耦合项，得到小信号电流-电压关系式：

由于矩阵Z₁中元素满足关系式：Z_1dd＝Z_1qq，基于Z_1dd、Y_PLL-d和Y_PLL-q和以上关系式可得简化的并网逆变器阻抗矩阵Z_i表达式：

5.根据权利要求4所述的同步旋转坐标系下三相并网逆变器小信号建模方法，其特征在于，建模过程中的关键变量Z_1dd、Y_PLL-d和Y_PLL-q可以根据并网逆变器外部阻抗测试结果反向求取，计算公式为：