[发明专利]一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法

说明书

本发明提供一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法。包括步骤1，计算扰动经PLL产生的偏差值，非理想PLL输出锁相角作为Park变换角。步骤2，近似处理PLL输出锁相角求出Park变换矩阵。步骤3，用考虑耦合的Park变换将abc坐标系三相信号变换到dq坐标系。步骤4，计算dq坐标系信号经矢量控制后输出电压。步骤5，用Park逆变换初步计算考虑耦合的a相参考电压。步骤6，加入环流补偿电压，计算考虑耦合效应的a相参考电压。步骤7，用考虑耦合效应桥臂电压调制函数和电流计算桥臂子模块电容电压。步骤8，根据桥臂子模块电容电压计算桥臂电压。步骤9，用桥臂电压和平衡方程求频率耦合阻抗模型。步骤10，用阻抗模型中序和耦合分量求耦合程度频率特性函数。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法。

背景技术

随着环境问题的日益凸显与化石能源的逐渐枯竭，新能源发电受到越来越多的关注，对应的基于MMC所建立的高压输电通道在可再生能源的发输电系统中起着不可替代的作用。然而关于MMC的互联系统振荡事件时有发生，基于阻抗的频域分析法可以有效地适用于MMC建模和稳定性判断等方面。但是简单的单输入、单输出模型无法准确描述MMC内部复杂的谐波耦合特性，在系统稳定性分析时会产生误判的现象，因此建立更精确的考虑频率耦合效应的端口阻抗模型和分析系统参数与耦合程度之间的关系对系统稳定性分析具有重要的意义。

频率耦合效应是指在交流侧端口注入某一频次电压扰动信号后，在同一位置测量得出的电流谐波信号不仅包含这一扰动频次分量，还包括关于基频对称的扰动频次分量，其对系统稳定性具有不可忽略的影响。因此分析系统参数与耦合程度之间的关系对实际工程中的参数设计具有指导作用。

发明内容

为了得到系统参数与耦合程度之间的关系，本发明提供一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法。在考虑频率耦合效应的基础上，计算扰动谐波信号在PLL、dq轴控制、上下桥臂及子模块中的传递过程，利用桥臂电压平衡方程推导得出扰动谐波输入、输出信号之间的动态关系，建立考虑频率耦合效应的MMC端口阻抗模型。最后利用端口阻抗矩阵中的正负序分量和耦合分量直接推导得到耦合程度的计算关系。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案，包括：

一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法，在用谐波线性化法对MMC系统进行端口阻抗建模时，考虑系统中存在的频率耦合效应。进一步的，利用端口MMC阻抗模型中的序分量和耦合阻抗分量建立关于频率f的耦合程度的函数关系，其包括以下步骤：

一种考虑频率耦合效应的端口阻抗模型分析方法，包括如下步骤：

步骤1，计算扰动电压信号经PLL所产生的偏差值，把考虑PLL非理想特性输出的锁相角作为Park变换中的变换角；

步骤2，把考虑PLL非理想特性输出的锁相角进行小信号近似处理，求出Park变换及其逆变换的矩阵；

步骤3，利用考虑耦合效应的Park变换矩阵将交流侧abc坐标系下的三相电压电流信号变换到dq坐标系下，计算过程中忽略其中的高阶小信号分量；

步骤4，计算考虑耦合效应后的dq坐标系下的电压、电流信号经矢量控制后的输出电压信号，计算过程中忽略其中的高阶小信号分量；

步骤5，通过Park逆变换初步计算考虑耦合效应后的a相输出参考电压信号，计算过程中忽略其中的高阶小信号分量；

步骤6，加入考虑耦合效应后的环流补偿电压信号，计算考虑耦合效应后的a相输出参考电压信号，计算过程中忽略其中的高阶小信号分量；

步骤7，利用考虑耦合效应上、下桥臂电压调制函数和桥臂电流信号计算桥臂子模块电容电压信号，计算过程中忽略其中的高阶小信号分量；