CN106451437B - 一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法，计算并网变换器单机系统闭环传递函数G1(s)；利用附加元件定理计算第二台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数W2(s)；结合以上步骤得到并网变换器双机系统闭环传递函数G2(s)＝W2(s)G1(s)；利用附加元件定理计算第N台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数WN(s)；结合上述步骤得到并网变换器多机系统闭环传递函数GN(s)＝WN(s)...W2(s)G1(s)，根据GN(s)特征根设计系统参数。本发明方法建模过程简单易行，不仅可以体现并网变换器切入或切除对于系统整体稳定性影响，还可以反映系统耦合机理，通过该方法合理设计参数可以避免多机并网系统相互耦合谐振，实现并网系统可靠稳定运行。

Description

一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法
技术领域
本发明属于电力电子研究领域，具体涉及一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法。
背景技术
随着太阳能、风能等可再生能源分布式发电大规模接入电网，分布式发电系统和电网之间的影响日益凸显，并网变换器多机系统谐振问题对分布式发电系统和电网可靠稳定运行及电能质量问题带来严重威胁，因此，开发一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法，避免多机并网系统相互耦合谐振问题，实现分布式发电系统可靠稳定运行，具有重要研究意义。
由于并网变换器多机系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量复杂系统，如何快速有效建立系统数学模型并进行稳定性分析设计是国内外研究的难点。传统并网变换器多机系统模型方法包括状态空间模型、小信号模型等。由于分布式发电系统并网变换器具有Plug and Play的特点，并网变换器切入或切除时采用上述建模方法系统数学模型需要重新建立，建模过程复杂，而且无法体现并网变换器切入或切除对于系统整体稳定性影响，也无法反映系统动态耦合机理。
发明内容
本发明的目的是提供一种简化建模过程、清晰反映耦合机理的并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括隔离变压器、并网变换器、光伏发电单元、变换器侧滤波电感、滤波电容、网侧滤波电感、电网等效线路电感，所述方法包括以下步骤：
步骤1，通过建立并网变换器单机系统数学模型，得到系统闭环传递函数其中VPCC(s)为公共耦合点电压，Iref(s)为并网电流参考；
步骤2，利用Extra Element Theorem(附加元件定理)得到第二台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数其中 Ig2(s)为第二台并网变换器的并网电流；
步骤3，结合步骤1和步骤2得到并网变换器双机系统闭环传递函数G2(s)＝W2(s)·G1(s)；
步骤4，利用Extra Element Theorem(附加元件定理)得到第N台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数其中 IgN(s)为第N台并网变换器的并网电流；步骤5，结合以上步骤得到并网变换器多机系统闭环传递函数GN(s)＝WN(s)…W2(s)G1(s)；
步骤6，利用GN(s)传递函数特征方程的特征根分布设计系统参数，实现系统稳定运行。
与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：建模过程简便易行，通过附加传递函数可以体现并网变换器切入或切除对于系统整体稳定性影响，通过系统传递函数方程特征根可以反映系统耦合机理。
附图说明
图1为本发明方法中并网变换器多机系统原理图。
图2为本发明方法中并网变换器单机系统控制结构图。
图3为本发明方法的流程图。
附图标号：L1为变换器侧滤波电感、C为滤波电容、L2为网侧滤波电感、Lg为电网等效线路电感、VPWM为并网变换器输出电压、VC为滤波电容电压、VPCC为公共耦合点电压、IL为变换器侧输出电流、IC为滤波电容电流、Ig为并网电流。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细具体的说明。
根据图1和图2可得系统闭环传递函数为：
第二台并网变换器切入电网运行时，根据Extra Element Theorem(附加元件定理)可以计算出附加传递函数
代入G2(s)＝W2(s)·G1(s)可得双机并网系统闭环传递函数；
同理，依次类推可得到并网变换器多机系统闭环传递函数为：
利用式(3)传递函数特征方程的特征根分布设计系统参数，可以有效避免多机并网系统相互耦合谐振问题，实现系统可靠稳定运行。
综上，本发明提供的方法建模过程简便易行，通过附加传递函数可以体现并网变换器切入或切除对于系统整体稳定性影响，通过系统传递函数方程特征根可以反映系统耦合机理，本发明的实现流程图如图3所示。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种并网变换器多机系统建模稳定性分析设计方法，主要包括隔离变压器、并网变换器、光伏发电单元、变换器侧滤波电感、滤波电容、网侧滤波电感、电网等效线路电感，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，通过建立并网变换器单机系统数学模型，得到系统闭环传递函数其中VPCC(s)为公共耦合点电压，Iref(s)为并网电流参考；
步骤2，利用Extra Element Theorem得到第二台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数其中Ig2(s)为第二台并网变换器的并网电流；
步骤3，结合步骤1和步骤2得到并网变换器双机系统闭环传递函数G2(s)＝W2(s)·G1(s)；
步骤4，利用Extra ElementTheorem得到第N台并网变换器加入时系统对应的附加传递函数其中 IgN(s)为第N台并网变换器的并网电流；
步骤5，结合以上步骤得到并网变换器多机系统闭环传递函数GN(s)＝WN(s)…W2(s)G1(s)；
步骤6，利用GN(s)传递函数特征方程的特征根分布设计系统参数，实现系统稳定运行。
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