[发明专利]NPC型三相三电平逆变器的阻抗建模方法

说明书

本发明公开一种NPC型三相三电平逆变器的阻抗建模方法，该三电平并网逆变器采用直流电压外环控制，电流解耦内环控制，并考虑了中性点平衡控制以及锁相环导致的频率耦合，采用谐波线性化的方法，在静止坐标系下建立了NPC型三相三电平逆变器的导纳模型。本发明的有益效果是：本发明考虑了中性点平衡控制，建立了NPC型三电平逆变器的阻抗模型，所建立的模型能准确分析不同功率等级，电网阻抗和控制器参数时的NPC型三电平逆变器的稳定性，能够为NPC型三电平逆变器的系统参数设计和稳定性分析提供理论参考。

技术领域

本发明涉及可再生能源发电领域，尤其涉及一种NPC型三相三电平逆变器的阻抗建模方法。

背景技术

近年来，随着可再生能源的快速发展，以风电、光伏为代表的新能源分布式发电模式得到了广泛的应用。在大功率新能源发电场合，两电平逆变器越来越多被三电平逆变器所取代，如海上风电场。由于并网逆变器的复杂的动态性能，逆变器与弱电网之间的相互作用可能会产生稳定性问题，从而危害电网安全运行。为了分析并网逆变器和电网间的稳定性问题，需要建立逆变器的小信号模型。现有的研究大多是研究两电平并网逆变器。随着可再生能源的快速发展，NPC型三相三电平逆变器越来越多的被应用，然而目前尚未建立NPC型三相三电平逆变器的小型号阻抗模型。

因此，亟需建立NPC型三电平逆变器的阻抗模型用于分析NPC型三电平逆变器并网系统的稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种NPC型三相三电平逆变器的阻抗建模方法，解决了考虑中性点平衡控制时，三电平逆变器阻抗建模的难题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种NPC型三相三电平逆变器的阻抗建模方法，应用于分析NPC型三电平并网逆变器系统的稳定性，包括以下步骤：

步骤一，在理想电网下，并网逆变器的PCC处注入频率为f_p的扰动电压，得到三相电网电压表达式；

步骤二，所述三相电网电压表达式经过坐标变换，得到dq坐标系下的电网电压v_d以及v_q，所述的电网电压v_d以及v_q在dq坐标系下使用复变量表示，得到电压V_dq；

步骤三，在静止坐标系下，根据所述电压V_dq建立功率级电路的小信号模型；

步骤四，在dq坐标系下，根据所述电压V_dq建立控制环路的小信号相量模型；

步骤五，在dq坐标系下，建立逆变器交流侧和直流侧之间的电流关系的小信号模型；

步骤六，在dq坐标系下，得到逆变器交流侧电压电流关系的小信号模型；

步骤七，根据步骤三至六所建立的模型，得到频率为ω_p的交流电压扰动以及与直流电流扰动对应的导纳Y_a0(ω_p)；当直流电压稳定时，计算得到交流电压扰动与交流电流扰动对应的导纳Y_a1(ω_p)，以及耦合电流对应的导纳Y_a2(ω_p)；考虑直流电压扰动时，计算得到频率为ω_p的直流电压扰动与对应的频率为(ω_p+ω₁)和(ω_p-ω₁)的交流电流扰动之间的导纳Y₀₁(ω_p)和Y₀₂(ω_p)；计算得到逆变器直流电压电流扰动之间的自导纳Y₀₀(ω_p)；