【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及新能源并網(wǎng)、微電網(wǎng)，特別涉及一種跟網(wǎng)型新能源并網(wǎng)逆變器同步穩(wěn)定性的分析方法。
技術(shù)介紹
1、隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境保護意識的提升，可再生能源的開發(fā)和利用已成為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。近年來，太陽能、風(fēng)能等新能源技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸替代傳統(tǒng)化石能源成為電力系統(tǒng)的重要組成部分；然而，由于其能量來源的間歇性和波動性，新型能源的并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來了新的挑戰(zhàn)。新能源發(fā)電在提供清潔電力的同時，也導(dǎo)致了電網(wǎng)在穩(wěn)定性和電能質(zhì)量上的壓力，使得電力系統(tǒng)的運行特性更加復(fù)雜。
2、在此背景下，新能源并網(wǎng)逆變器的暫態(tài)穩(wěn)定性分析顯得尤為必要。并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)中，逆變器作為直流電向交流電轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，其暫態(tài)穩(wěn)定性直接關(guān)系到電網(wǎng)的運行安全。特別地，隨著新能源裝機容量的不斷增加，電網(wǎng)會越來越弱，弱電網(wǎng)情況下并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間交互影響所帶來的穩(wěn)定性問題更加突出。因此，構(gòu)建弱電網(wǎng)下新能源并網(wǎng)逆變器的準(zhǔn)確模型及分析其暫態(tài)穩(wěn)定性問題成為了當(dāng)前研究的重點。
3、目前，對于新能源并網(wǎng)逆變器的建模及其同步穩(wěn)定性分析問題，國內(nèi)外已有多篇學(xué)術(shù)論文和專利進行研究并提出解決方法，例如：
4、1.b.wen等人將測量阻抗的方法應(yīng)用于交流系統(tǒng)，建立了并網(wǎng)逆變器在dq坐標(biāo)系下的阻抗模型，能輕松便捷地分析預(yù)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但該并未考慮鎖相環(huán)帶來的影響。
5、2.李錫林等人基于二次型原理，構(gòu)建了一種二次型李雅普諾夫函數(shù)對孤島微網(wǎng)系統(tǒng)進行暫態(tài)穩(wěn)定性分析，對于不同形式擾動下的功角穩(wěn)定邊界進行了估計，還探究了孤
6、3.goksu?o等人采用李雅普諾夫函數(shù)法分析了不同電網(wǎng)阻抗下新能源機組的全局穩(wěn)定性。雖然李雅普諾夫函數(shù)法具有通用性，但隨著系統(tǒng)階次的升高，不僅李雅普諾夫函數(shù)難以獲得，導(dǎo)致分析難以進行，而且分析結(jié)果相對保守，難以獲得精準(zhǔn)的暫態(tài)穩(wěn)定邊界。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的是提供一種并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)建模方法與系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性分析方法，以解決并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)的準(zhǔn)確建模及暫態(tài)穩(wěn)定性分析的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)的建模方法：
3、1)所述并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)包括三相并網(wǎng)逆變器、與三相并網(wǎng)逆變器直流側(cè)連接的直流電源、與三相并網(wǎng)逆變器交流側(cè)連接的lc濾波電路、與lc濾波電路連接的電網(wǎng)、控制三相并網(wǎng)逆變器的svpwm調(diào)制模塊、控制svpwm調(diào)制模塊的輸入信號的鎖相環(huán)模塊和電流環(huán)模塊，采用狀態(tài)空間建模法建立并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)的非線性全階模型，包括：
4、建立系統(tǒng)鎖相環(huán)方程為：
5、
6、式中是鎖相偏差角對時間的一階導(dǎo)數(shù)，δω是鎖相環(huán)pi控制器的輸出，是鎖相環(huán)pi控制器輸出對時間的一階導(dǎo)數(shù)，uoq是并網(wǎng)點電壓的q軸分量，是并網(wǎng)點電壓q軸分量對時間的一階導(dǎo)數(shù)，kp是鎖相環(huán)pi控制器的比例參數(shù)、ki是鎖相環(huán)pi控制器的積分參數(shù)；
7、建立系統(tǒng)電流環(huán)方程為：
8、
9、式中，ud為考慮控制延時前的電流環(huán)輸出d軸分量，uq為考慮控制延時前的電流環(huán)輸出q軸分量，kpc為電流環(huán)pi控制器的比例系數(shù)，kic為電流環(huán)pi控制器的積分系數(shù)，iodref為電流環(huán)設(shè)定值的d軸分量，ioqref為電流環(huán)設(shè)定值的q軸分量，gvf為電壓前饋系數(shù)，uod是并網(wǎng)點電壓的d軸分量，ωpll為鎖相環(huán)角頻率，lf為lc濾波器的濾波電感，igd為電網(wǎng)電流d軸分量，igq為電網(wǎng)電流q軸分量；
10、建立系統(tǒng)延時控制方程：
11、
12、式中ed為考慮控制延時后的電流環(huán)輸出d軸分量，eq為考慮控制延時后的電流環(huán)輸出q軸分量，為ed對時間的一階導(dǎo)數(shù)，為eq對時間的一階導(dǎo)數(shù)，td為延時系數(shù)，為ud對時間的一階導(dǎo)數(shù)，為uq對時間的一階導(dǎo)數(shù)；
13、建立系統(tǒng)電壓電流方程：
14、
15、式中為電感電流d軸分量對時間的二階導(dǎo)數(shù)，為電網(wǎng)電流d軸分量對時間的二階導(dǎo)數(shù)，ilq為電感電流的q軸分量，是并網(wǎng)點電壓d軸分量對時間的一階導(dǎo)數(shù)，ug為電網(wǎng)電壓，rd是濾波電感內(nèi)阻，rg為并網(wǎng)點至電網(wǎng)間的等效電阻，lg為并網(wǎng)點至電網(wǎng)間的等效電感，cf為lc濾波器的濾波電容，ild為濾波器輸出電流d的軸分量；ilq為濾波器輸出電流的q軸分量；
16、取系統(tǒng)狀態(tài)變量為xfull＝[x1,x2,…,x12]t＝[δ,δω,ud,uq,ed,eq,ild,ilq,uod,uoq,iod,ioq]t，將上述方程(1)-方程(4)表示的全階模型整理成寫成標(biāo)準(zhǔn)形式，得到12階非線性微分方程組，即為新能源并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的非線性全階模型：
17、
18、式中，δ為系統(tǒng)控制器坐標(biāo)系下鎖相環(huán)輸出的相角θpll與電網(wǎng)實際坐標(biāo)系下相角θg之間的偏角，δωpll為鎖相環(huán)角頻率ωpll與電網(wǎng)角頻率ωg之差；
19、2)忽略并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)中的lc濾波器電磁暫態(tài)及電流內(nèi)環(huán)動態(tài)，對步驟1)建立的非線性全階模型進行降階處理，包括：
20、建立并網(wǎng)點電壓uo與電網(wǎng)電壓ug的關(guān)系方程：
21、uo＝ug+zgio＝ug+(rg+jωplllg)io?????????????(6)
22、式中zg為線路等效阻抗、io為并網(wǎng)點電流；
23、在公式(6)的兩邊同時乘以e-jθpll，并整理得到并網(wǎng)點電壓uo在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的表達(dá)式：
24、
25、取狀態(tài)變量為[x1,x2]＝[δ,ki∫uoqdt]，得到：
26、
27、式中iod是并網(wǎng)點電流d軸分量，ioq是并網(wǎng)點電流q軸分量；
28、將系統(tǒng)移至平衡點處進行分析，即令：
29、
30、得到：
31、
32、其中，x1,e為平衡點橫坐標(biāo)：
33、
34、令u0＝rg+ωglgiod，并用[x1,x2]替換得到系統(tǒng)簡化模型為：
35、
36、3)對方程(12)表示的簡化模型的非線性部分進行線性化處理，得到線性化降階模型，線性化處理包括：
37、對方程(12)中的sin(x1+x1,e)在x1＝0處進行泰勒展開，采用11階泰勒展開式替代原函數(shù)中的非線性部分，即：
38、
39、式中n是泰勒展開次數(shù)。
40、本專利技術(shù)根據(jù)上述線性化降階模型的系統(tǒng)暫態(tài)同步穩(wěn)定性分析方法，其包括：
41、得到系統(tǒng)的雅可比矩陣為：
42、
43、得到系統(tǒng)的李雅普諾夫函數(shù)為：
44、v?＝?[x1,?x2]?w?[x1,?x2]t???????????????????????????(15)
45、式中w是需構(gòu)造的李雅普諾夫函數(shù)的正定矩陣；
46、根據(jù)李雅普本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)的建模方法，其特征在于：
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述線性化降階模型的系統(tǒng)暫態(tài)同步穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)暫態(tài)同步穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：采用LMI優(yōu)化理論求解系統(tǒng)的最大估計吸引域。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種并網(wǎng)新能源機組系統(tǒng)的建模方法，其特征在于：
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述線性化降階模型的系統(tǒng)暫態(tài)同步穩(wěn)定性分析方法，其特...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅超，陳家偉，郭琦，涂亮，蔡海青，顧浩瀚，湯雨葭，王婕，王鵬飛，賈廣宇，
申請(專利權(quán))人：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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