一種并網變換器多機系統建模穩定性分析設計方法與流程

本發明屬于電力電子研究領域，具體涉及一種并網變換器多機系統建模穩定性分析設計方法。

背景技術：

隨著太陽能、風能等可再生能源分布式發電大規模接入電網，分布式發電系統和電網之間的影響日益凸顯，并網變換器多機系統諧振問題對分布式發電系統和電網可靠穩定運行及電能質量問題帶來嚴重威脅，因此，開發一種并網變換器多機系統建模穩定性分析設計方法，避免多機并網系統相互耦合諧振問題，實現分布式發電系統可靠穩定運行，具有重要研究意義。

由于并網變換器多機系統是一個高階、非線性、強耦合的多變量復雜系統，如何快速有效建立系統數學模型并進行穩定性分析設計是國內外研究的難點。傳統并網變換器多機系統模型方法包括狀態空間模型、小信號模型等。由于分布式發電系統并網變換器具有Plug and Play的特點，并網變換器切入或切除時采用上述建模方法系統數學模型需要重新建立，建模過程復雜，而且無法體現并網變換器切入或切除對于系統整體穩定性影響，也無法反映系統動態耦合機理。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種簡化建模過程、清晰反映耦合機理的并網變換器多機系統建模穩定性分析設計方法。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明主要包括隔離變壓器、并網變換器、光伏發電單元、變換器側濾波電感、濾波電容、網側濾波電感、電網等效線路電感，所述方法包括以下步驟：

步驟1，通過建立并網變換器單機系統數學模型，得到系統閉環傳遞函數其中V_PCC(s)為公共耦合點電壓，I_ref(s)為并網電流參考；

步驟2，利用Extra Element Theorem(附加元件定理)得到第二臺并網變換器加入時系統對應的附加傳遞函數其中I_g2(s)為第二臺并網變換器的并網電流；

步驟3，結合步驟1和步驟2得到并網變換器雙機系統閉環傳遞函數G₂(s)＝W₂(s)·G₁(s)；

步驟4，利用Extra Element Theorem(附加元件定理)得到第N臺并網變換器加入時系統對應的附加傳遞函數其中I_gN(s)為第N臺并網變換器的并網電流；步驟5，結合以上步驟得到并網變換器多機系統閉環傳遞函數G_N(s)＝W_N(s)…W₂(s)G₁(s)；

步驟6，利用G_N(s)傳遞函數特征方程的特征根分布設計系統參數，實現系統穩定運行。

與現有技術相比，本發明方法具有如下優點：建模過程簡便易行，通過附加傳遞函數可以體現并網變換器切入或切除對于系統整體穩定性影響，通過系統傳遞函數方程特征根可以反映系統耦合機理。

附圖說明

圖1為本發明方法中并網變換器多機系統原理圖。

圖2為本發明方法中并網變換器單機系統控制結構圖。

圖3為本發明方法的流程圖。

附圖標號：L₁為變換器側濾波電感、C為濾波電容、L₂為網側濾波電感、L_g為電網等效線路電感、V_PWM為并網變換器輸出電壓、V_C為濾波電容電壓、V_PCC為公共耦合點電壓、I_L為變換器側輸出電流、I_C為濾波電容電流、I_g為并網電流。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細具體的說明。

根據圖1和圖2可得系統閉環傳遞函數為：

第二臺并網變換器切入電網運行時，根據Extra Element Theorem(附加元件定理)可以計算出附加傳遞函數

代入G₂(s)＝W₂(s)·G₁(s)可得雙機并網系統閉環傳遞函數；

同理，依次類推可得到并網變換器多機系統閉環傳遞函數為：

利用式(3)傳遞函數特征方程的特征根分布設計系統參數，可以有效避免多機并網系統相互耦合諧振問題，實現系統可靠穩定運行。

綜上，本發明提供的方法建模過程簡便易行，通過附加傳遞函數可以體現并網變換器切入或切除對于系統整體穩定性影響，通過系統傳遞函數方程特征根可以反映系統耦合機理，本發明的實現流程圖如圖3所示。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。