[发明专利]一种弱电网下PMSG并网系统的阻抗测量方法

说明书

本发明公开了一种弱电网下PMSG并网系统的阻抗测量方法，针对陆上永磁直驱风电机组变流器装置，在变流器交流汇集侧与弱电网的连接点，测量变流器交流端口序阻抗模型。本方法将机侧变流器输出电压视为直流电压源，测量网侧变流器的正序阻抗模型以及耦合阻抗模型，并考虑弱电网中机‑网耦合效应，将弱电网阻抗以及频率耦合阻抗折算至正序阻抗，形成等效序阻抗模型，解决了弱电网下陆上永磁直驱风电机组变流器交流端口序阻抗模型获取的难题。本发明所设计的阻抗测量装置可以快速准确获取弱电网下陆上永磁直驱风电机组变流器交流端口序阻抗模型，考虑到了机‑网耦合效应的影响，从而能更准确地基于序阻抗模型进行稳定性分析。

技术领域

本发明属于新能源并网系统分析与控制技术领域，具体涉及一种弱电网下PMSG并网系统的阻抗测量方法。

背景技术

可再生能源发电对人类社会与环境的可持续发展至关重要。可再生能源发电，如风力发电与光伏发电在电网中比重的增大改变了电力系统由同步电机主导的特性，其可靠性问题需要重新审视，因此，新能源发电的稳定性分析及其控制是现代电力系统以及能源变换研究中的焦点。使用永磁直驱风电机组进行可再生能源发电是风力发电中的一种重要应用形式，另外，由于弱电网中电网阻抗的存在，导致并网装置与电网间产生耦合效应，从而影响系统稳定性。因此对弱电网下永磁直驱风电机组的并网稳定性分析十分重要。

近年来，在新能源并网系统的稳定性分析中，阻抗分析法得到了广泛的应用。使用阻抗分析法，首先需要获得系统的序阻抗模型，其需要考虑到各环节的电路拓扑和控制方式，因此序阻抗模型的测量较复杂。另外，考虑到永磁直驱风电机组变流器并入弱电网后将产生机-网耦合效应，这将导致并网系统中正序电压电流与耦合下的电压电流相互影响，因此只使用正序阻抗对系统进行稳定性分析的准确性不够。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种弱电网下PMSG并网系统的阻抗测量方法，考虑机-网耦合效应，将其影响等效至正序阻抗，获得系统的等效正序阻抗模型，以提高系统阻抗分析的准确性。

一种弱电网下PMSG并网系统的阻抗测量方法，包括如下步骤：

步骤1、获得弱电网下永磁直驱风电机组变流器电路参数与控制参数，其中，电路参数有：直流电压V_dc、滤波电感L_f、滤波电感电阻R_f、滤波电容C_f，弱电网阻抗Z_g(s)；控制参数有：电压环PI控制参数K_vp，K_vi，电流环PI控制参数K_ipd，K_iid，K_ipq，K_iiq，电流环解耦系数K_d；其中，s＝j·2πf，f代表频率；V1表示基频电压幅值，SCR表示短路比，P表示电网并网点处有功功率，f₁表示电网基频；

步骤2、运行并网系统，采集系统变流器交点端口电压电流，获取稳态值包括：变流器交流端口基频电压幅值V₁和电流幅值I₁、变流器交流端口基频电压和电流的相位差通过该三个参数获得并网电压V_a[f]和电流I_a[f]的具体表达形式：

其中，f_p表示谐波频率；V_p和I_p分别代表PCC并网点的正序电压和电流。

步骤3、根据步骤1和步骤2获得的并网系统电路参数、控制参数及稳态值，从而得到序阻抗模型传递函数：

以及得到耦合阻抗模型传递函数：

其中：