[发明专利]基于同步旋转坐标系的主变压器阻抗系统稳定的控制方法

说明书

本发明属于变压器控制技术领域，具体涉及基于同步旋转坐标系的主变压器阻抗系统稳定的控制方法。本发明方法根据系统的特性提供虚拟阻抗和数字滤波器相结合的稳定控制方法，使用Bode稳定判据分析在该方法下的系统稳定性，可以实现变压和隔离的功能，并对输出电压进行调节，同时通过修改控制参数或控制策略调节变压器二次侧变换器输出阻抗以提高系统稳定性。且增加虚拟电阻后，相位更加滞后，使得已经失稳的系统恢复稳定。虚拟电阻对特征根的影响亦体现在中频范围内，对低频、高频的特征值无影响，可以有效减小PLL带宽对特征根值的影响。

技术领域

本发明属于变压器控制技术领域，具体涉及基于同步旋转坐标系的主变压器阻抗系统稳定的控制方法。

背景技术

并网逆变器是分布式发电系统的关键部分。然而，随着大量分布式电源的接入，电网逐渐表现出弱电网的特征，此外，电网阻抗亦会随电网结构不断变化，对分布式发电并网系统的稳定性提出了巨大挑战。

为分析并网逆变器系统的稳定性，其小信号模型和稳定性分析得到了广泛的关注。现有研究中，基于阻抗模型的稳定性分析方法被有效应用于并网逆变器的稳定性研究中，利用阻抗比的特征根可以准确判断系统稳定性。研究表明，PLL会在系统中引入负阻尼，使得并网逆变器系统在弱电网情况下更易出现失稳。对于传统的分布式能源逆变器并网系统，当锁相环带宽过高、控制策略或滤波器设计不合理时都可能会引起系统失稳。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了基于同步旋转坐标系的主变压器阻抗系统稳定的控制方法，具体技术方案如下：

基于同步旋转坐标系的主变压器阻抗系统稳定的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1，利用同步旋转坐标系的方法建立变压器阻抗系统模型；

步骤S2，采用虚拟阻抗和数字滤波器相结合的控制策略方法控制变压器阻抗系统模型；

步骤S3，使用Bode稳定判据分析在步骤S2中的控制策略下变压器阻抗系统模型的稳定性；

步骤S4，修改控制参数或控制策略重复步骤S2，直至变压器阻抗系统模型的稳定性满足要求。

优选地，所述步骤S1包括以下步骤：

步骤S11，建立变换器等效模型，所述变换器等效模型包括变压器二次侧变换器和分布式能源逆变器，所述变压器二次侧变换器的输出接LC型滤波器，所述分布式能源逆变器的输出接LCL型滤波器；所述变压器二次侧变换器采用下垂控制；所述分布式能源逆变器采用电流控制；

步骤S12，变压器二次侧变换器控制系统采用同步旋转坐标系，即dq坐标系，根据有功功率下垂和无功功率下垂控制对变压器二次侧变换器的影响建立变压器二次侧变换器小信号控制模型；根据锁相环对电流、电压和变换器输出占空比对分布式能源逆变器的影响建立分布式能源逆变器小信号控制模型；

步骤S13，根据变压器二次侧变换器小信号控制模型求出变压器二次侧变换器输出阻抗，根据分布式能源逆变器小信号控制模型求出分布式能源逆变器输出阻抗，如此得到变压器阻抗系统模型。

优选地，所述分布式能源逆变器输出阻抗采用以下方式求解：

Δu^s为变压器二次侧变换器控制系统dq坐标轴下的小信号输出电压，Δi^s为变压器二次侧变换器控制系统dq坐标轴下的小信号输出电流；

考虑到实际功率，可得：