[发明专利]一种基于节点导纳矩阵的DC/DC变换器模态灵敏度计算方法

说明书

本发明公开了一种基于节点导纳矩阵的DC/DC变换器模态灵敏度计算方法，包括步骤：A、计算参数级模态灵敏度；B、计算变换器级模态灵敏度；C、计算考虑激励源传递函数的变换器的参数灵敏度。本发明实现了对考虑激励源传递函数前后的变换器整体及其内部参数、系统参数及激励源传递函数的灵敏度精确计算，对现有的模态灵敏度计算方法进行了补充，能够计算变换器整体及内部元器件的模态灵敏度，可用于实际系统的变换器及内部参数的灵敏度与谐振特性分析；对分析系统交互特性，降低系统谐振的风险，改善系统电能质量等具有重要意义。

技术领域

本发明属于谐振分析技术领域，特别是涉及一种基于节点导纳矩阵的DC/DC变换器模态灵敏度计算方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电网消纳各种分布式能源和接入新型直流负荷的需求不断增长，直流配电网以其输送能力强、造价低，高效等优势逐渐成为国内外的研究热点之一。然而，大量电力电子设备的接入及其交互作用给系统引入了新的谐振点，谐振发生时，轻则增大谐波畸变率，恶化电能质量；严重时还会导致设备难以正常工作，造成用电设备的损坏。为保证系统的安全运行，对于危害严重的谐振问题，需要充分了解其谐振特性并对其进行抑制。因此，开展直流配电网谐振研究工作具有重要意义。

谐振分析是掌握系统运行特性，评估系统运行安全性和可靠性的必要步骤，模态分析方法是谐振分析的重要手段，其中，作为模态分析的重要分支，模态灵敏度分析在电力系统谐振分析中应用广泛。模态灵敏度分析方法可以反映系统参数对谐振模态的敏感程度，不仅可以用于分析影响系统谐振特性的关键参数，还能给系统谐振抑制提供参考，指导参数和系统运行方式的调整，为运行人员提供较为全面的稳定信息，具有重要的工程应用价值。

鉴于直流配电网高比例电力电子设备和高比例可再生能源接入的发展趋势，现有模态灵敏度计算方法主要考虑线路参数对谐振抑制的影响，对于DC/DC变换器等值阻抗及其内部电路及控制参数的模态灵敏度计算尚存在不足。

发明目的

本发明的目的即在于应对现有技术中所存在的不足，对现有的模态灵敏度计算方法进行补充，提出了一种基于节点导纳矩阵的DC/DC变换器模态灵敏度计算方法，能够计算变换器整体及内部元器件的模态灵敏度，为系统谐振抑制提供参考，可用于实际系统的变换器及内部参数的灵敏度与谐振特性分析，能够从变换器及元器件层面对系统的谐振特性及抑制方法进行分析。

发明内容

本发明提供了一种基于节点导纳矩阵的DC/DC变换器模态灵敏度计算方法，包括以下步骤：

步骤A、计算参数级模态灵敏度，即计算获取DC/DC变换器任一内部参数α的模态灵敏度，并对其进行归一化处理；

步骤B、计算变换器级模态灵敏度；

步骤C、计算考虑激励源传递函数的DC/DC变换器的参数灵敏度，即考虑激励源传递函数，对节点导纳矩阵进行修正，再对修正矩阵进行模态灵敏度计算。

优选地，步骤A具体包括以下步骤：

对于节点导纳矩阵Y的任一频率点，将其第k个特征值λ_k对应的灵敏度矩阵被表示为如式(1)所示：

S_λ＝l_kt_k (1)，

其中t_k为λ_k所对应的左特征向量，l_k为λ_k所对应的右特征向量；

对于节点导纳矩阵Y的第i行、第j列的元素Y_ij，第k个特征值λ_k对Y_ij的偏导被表示为如式(2)所示：