CN114597978A - 一种pmsg并网系统稳定性确定方法及系统 - Google Patents

一种pmsg并网系统稳定性确定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种PMSG并网系统稳定性确定方法及系统，涉及永磁直驱风机领域，方法包括获取PMSG并网点的电压瞬时值；将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。通过考虑频率耦合，提高对并网系统稳定性的判断。

Description

一种PMSG并网系统稳定性确定方法及系统
技术领域
本发明涉及永磁直驱风机领域，特别是涉及一种PMSG并网系统稳定性确定方法及系统。
背景技术
永磁直驱风机(PermanentMagnetic Synchronous Generator，PMSG) 具有多对磁极，不需要依靠齿轮箱进行传动，减少了维修成本，被广泛应用于陆地及海上风电场。
现阶段，PMSG经由电力电子变换器并网，然而大规模电力电子器件的馈入会降低电网的“惯量”，从而改变系统的动态特性，导致新的稳定性问题，比如电力电子设备之间及其与电网之间相互作用引起的宽频带振荡等。
现有分析互联系统稳定性的技术方法：阻抗模型能够将电力电子变换器与电网的互联系统转化成正、负序相互解耦的两个子系统，然后基于奈奎斯特判据分析互联系统的稳定性，该方法简单有效，因此普遍应用于含电力电子设备的互联系统稳定性分析。但是，由于大量开关元件的影响，电力电子变换器的输出电压中包含其他非基频周期分量，这些周期分量会和系统中的扰动量相互作用，从而改变系统动态特征。该现象在频域中表现为：给互联系统注入某一特定频率的电压扰动时，除了产生同频率的电流响应分量之外，还会产生不同频率的电流响应分量，具有单输入多输出的频率耦合特性，且当变流器d轴和 q轴的控制器参数设置相差较大，或者锁相环带宽较宽时，其产生的频率耦合特性更为突出。此时，需要分析频率耦合对系统稳定性的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种PMSG并网系统稳定性确定方法及系统，通过考虑频率耦合，提高对并网系统稳定性的判断。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种PMSG并网系统稳定性确定方法，包括：
获取PMSG并网点的电压瞬时值；
将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；
根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；
对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；
对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
可选地，所述电压瞬时值的表达式为：
Figure BDA0003558560100000021
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，
Figure BDA0003558560100000022
为小信号谐波电压， s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
可选地，所述含谐波分量的电压共轭序矢量的表达式为：
Figure BDA0003558560100000023
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure BDA0003558560100000024
为正序谐波电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000025
为负序谐波电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000026
为调制波正序扰动分量，
Figure BDA0003558560100000027
为调制波负序扰动分量，Kf为调制增益系数，
Figure BDA0003558560100000028
为正序电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000029
为负序电压扰动分量。
可选地，所述PLL的相角偏移的复矢量表达式为：
Figure BDA00035585601000000210
其中，
Figure BDA00035585601000000211
为相角偏移，γ为旋转因子，TPLL(ρ)为锁相环闭环传递函数，ρ为微分算子，j为复数算子，θ为基波相位，
Figure BDA00035585601000000212
为正序电压扰动分量，
Figure BDA00035585601000000213
为负序电压扰动分量。
可选地，所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数的表达式为：
Figure BDA0003558560100000031
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure BDA0003558560100000032
为正序电流分量，
Figure BDA0003558560100000033
为负序电流分量，Kf为调制增益值，γ为旋转因子，Gi(ρ)为第一中间量，Kl为耦合系数， TPLL(ρ)为锁相环闭环传递函数，j为复数算子，θ为基波相位，
Figure BDA0003558560100000034
为正序扰动电压分量，
Figure BDA0003558560100000035
为负序电压扰动分量，ip0为正序电流稳态分量，in0为负序电流稳态分量，Kv(ρ)为电压前馈传递函数。
可选地，所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗的表达式为：
Figure BDA0003558560100000036
其中，ZAC(ρ)为时序等效阻抗，Ki(ρ)为第二中间量，Gi(ρ)为第一中间量， Kv(ρ)为电压前馈传递函数，GPLL(ρ)为第三中间量，Zpp(ρ)为正序阻抗，Zpn(ρ)为正序负序耦合阻抗，Znp(ρ)为负序正序耦合阻抗，Znn(ρ)为负序阻抗，ρ为微分算子。
一种PMSG并网系统稳定性确定系统，包括：
获取模块，用于获取PMSG并网点的电压瞬时值；
变换模块，用于将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；
复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数确定模块，用于根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；
化简模块，用于对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；
降价和奈奎斯特判据对比模块，用于对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
可选地，所述电压瞬时值的表达式为：
Figure BDA0003558560100000041
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，
Figure BDA0003558560100000042
为小信号谐波电压， s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过获取PMSG并网点的电压瞬时值；将电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；根据含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL 的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；对复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；对PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果，本发明通过根据含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数考虑频率耦合，提高对并网系统稳定性的判断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的PMSG并网系统稳定性确定方法流程图；
图2为本发明提供的PMSG并网系统稳定性确定方法流程示意图；
图3为典型PMSG简化结构图；
图4为ZAC(s)对角元素的频率特性示意图；
图5为ZAC(s)非对角元素的频率特性示意图；
图6为频率耦合对系统稳定的影响(PW＝0.9p.u.)示意图；
图7为频率耦合对系统稳定的影响(PW＝1.03p.u.)示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种PMSG并网系统稳定性确定方法及系统，通过考虑频率耦合，提高对并网系统稳定性的判断。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明能够更加清晰的阐释互联系统受到扰动时PMSG并网逆变器产生频率耦合现象的物理意义；同时能够说明电压初始相位对耦合分量相频特性的影响。
如图1和图2所示，本发明提供的一种PMSG并网系统稳定性确定方法，包括：
步骤101：获取PMSG并网点的电压瞬时值。
向PMSG并网点注入含有谐波分量的电压共轭序矢量作为扰动信号；含小扰动谐波的电压瞬时值可以通过变换得到含谐波分量的电压共轭序矢量，作为整个模型的输入，即由(1)得到(3)式。
一般情况下，PMSG需经背靠背换流器并网，其电机动态特性对电网影响较小，因此可以简化为图3的典型结构，即直流电流源并联换流器。
在三相系统中，含小扰动谐波的电压瞬时值可以表示为：
Figure BDA0003558560100000051
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，基准频率f1＝50Hz，
Figure BDA0003558560100000052
为小信号谐波电压，本步骤中带“～”上标的符号均表示小信号谐波分量。s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
步骤102：将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量。
得到当系统电压存在小信号扰动时并网逆变器的电流响应：
Figure BDA0003558560100000053
其中，
Figure BDA0003558560100000054
为a相电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000055
为b相电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000056
为c相电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000061
为调制波正序扰动分量，
Figure BDA0003558560100000062
为调制波负序扰动分量，Kf为调制增益系数，a相调制波扰动分量，b相调制波扰动分量从相调制波，mf为幅值调制增益，vdc为直流母线电压，
Figure BDA0003558560100000063
为a相电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000064
为b相电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000065
为c相电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000066
为a相调制波扰动分量，
Figure BDA0003558560100000067
为b相调制波扰动分量，
Figure BDA0003558560100000068
为c相调制波扰动分量。其中，公式(1)为公式(2)的最右边项。
可以得到谐波分量的共轭序矢量，含谐波分量的电压共轭序矢量的表达式为：
Figure BDA0003558560100000069
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure BDA00035585601000000610
为正序谐波电流扰动分量，
Figure BDA00035585601000000611
为负序谐波电流扰动分量，
Figure BDA00035585601000000612
为调制波正序扰动分量，
Figure BDA00035585601000000613
为调制波负序扰动分量，Kf为调制增益系数，
Figure BDA00035585601000000614
为正序电压扰动分量，
Figure BDA00035585601000000615
为负序电压扰动分量。
其中：
Figure BDA00035585601000000616
式(3)中，
Figure BDA00035585601000000617
表示复平面中静止坐标系下调制信号的扰动响应。P 为坐标变换矩阵，
Figure BDA00035585601000000618
为α轴电压扰动分量，
Figure BDA00035585601000000619
为β轴电压扰动分量，
Figure BDA00035585601000000620
为α轴电流扰动分量，
Figure BDA00035585601000000621
为β轴电流扰动分量。
步骤103：根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数。电压瞬时值经过推导得到PMSG并网点端口电压与电流的时域传递函数模型即复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数。
将
Figure BDA00035585601000000622
转换为d-q坐标系下的复矢量：
Figure BDA00035585601000000623
其中Gi(ρ)＝kpi+kii/ρ为电流环PI控制器的时域传递函数，kpi和kii分别表示 PI的增益和积分常数；Kv(ρ)＝1/(1+ρTv)表示电压采样滤波器的时域传递函数； Kl＝ωL。
Figure BDA00035585601000000624
为d轴调制波扰动分量，
Figure BDA00035585601000000625
为d轴调制波扰动分量，
Figure BDA00035585601000000626
为d轴电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000071
为q轴电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000072
为d轴电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000073
为q轴电压扰动分量，Tv为电压前馈滤波时间常数，Kl为耦合系数，ω为基波角频率，L 为滤波电感。
当系统电压中存在小扰动谐波时，PLL输出的相角会产生相应的偏差，即
Figure BDA0003558560100000074
其时域表达式为：(这个地方是控制系统的建模，一个完整的模型由主系统和控制系统两部分组成)
Figure BDA0003558560100000075
其中，kpl和kil分别表示锁相环PI控制器的增益和积分常数。HPLL(ρ)为锁相环传递函数，vd0为d轴电压稳态分量，kpl为锁相环比例增益，kil为锁相环积分增益。
可得PLL的相角偏移的复矢量表达式：
Figure BDA0003558560100000076
其中，
Figure BDA0003558560100000077
为相角偏移，γ为γ＝diag[a1ejθ，a1e-jθ]，为旋转因子，TPLL(ρ)为锁相环小信号闭环传递函数，ρ为微分算子，j为复数算子(虚数单位)，θ为基波相位，
Figure BDA0003558560100000078
为正序电压扰动分量，
Figure BDA0003558560100000079
为负序电压扰动分量。
由以上分析可知，当PMSG并网点发生小扰动时，控制器的输出信号中不仅包含相应的谐波分量，还存在由非线性变换产生的相角偏移。这种动态特性，可以用复数域的共轭序矢量等效表示：
Figure BDA00035585601000000710
其中，ip0和in0表示稳态时并网逆变器输出的基频电流正、负序分量；γ-1＝diag[a1ejθ，a1e-jθ]-1。a1为相移算子，a1＝ej(2/3π)，将式(8)带入式(5)可得
Figure BDA00035585601000000711
可得基于复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数：
Figure BDA0003558560100000081
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure BDA0003558560100000082
为正序电流扰动分量，
Figure BDA0003558560100000083
为负序电流扰动分量，Kf为调制增益系数，γ为γ＝diag[a1ejθ，a1e-jθ]为自定义旋转因子，Gi(ρ)为第一中间量，Kl为耦合系数，TPLL(ρ)为锁相环小信号闭环传递函数， j为虚数单位，θ为基波相位，
Figure BDA0003558560100000084
为正序扰动电压分量，
Figure BDA0003558560100000085
为负序电压扰动分量， ip0为正序电流稳态分量，in0为负序电流稳态分量，Kv(ρ)为电压前馈传递函数。
步骤104：对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗。
获得基于复数域二维基向量的PMSG并网逆变器阻抗模型ZAC(ρ)和PMSG 的并网逆变侧交直流总阻抗模型。根据复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行变换，从而得到本发明最终需要的总阻抗模型。
带入PMSG基于复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数，化简可得
Figure BDA0003558560100000086
其中：
Figure BDA0003558560100000087
Figure BDA0003558560100000088
Figure BDA0003558560100000089
其中，GPLL(ρ)为定义的中间量，Ki(ρ)为第二中间量，ω1为基波角频率。
故最终得出PMSG并网逆变器交流侧的时域等效序阻抗表达式：(这一步就是模型的最终表达式)
Figure BDA0003558560100000091
其中，ZAC(ρ)为时序等效阻抗，Ki(ρ)为第二中间量，Gi(ρ)为(12)中定义的第一中间量，只是为了便于表示，Kv(ρ)为电压前馈传递函数，GPLL(ρ)为定义的第三中间量，Zpp(ρ)为正序阻抗，Zpn(ρ)为正负序耦合阻抗，Znp(ρ)为负序正序耦合阻抗，Znn(ρ)为负序阻抗，ρ为微分算子。
步骤105：对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
最后对于所提时域阻抗模型进行频域特性分析，研究PMSG并网逆变器的频率耦合特性及基频电压初始相角对耦合分量幅相特性的影响。这一步用得到的阻抗模型来对PMSG并网稳定性进行分析，图4-图5说明本发明的有效性和精确性，即本发明可以有效分析系统频率耦合特性；图6-图7表明与奈奎斯特判据对比，在考虑系统频率耦合特性的情况下，本发明可以揭示示系统的失稳机理，发现可能导致系统失稳的安全隐患。
仿真所用PMSG简化结构如图3所示，其参数如表1所示，且内环电流控制器的d轴和q轴参数设置如下：d轴，kpid＝0.92,kiid＝105；q轴，kpiq＝0.71， kiiq＝158。采用本发明推导的PMSG并网逆变器频域解析模型与仿真扫频得到的幅频特性对比如图4所示，实线表示解析结果，虚线表示仿真结果。其中，图4(a)为变流器交流侧正序阻抗Zpp(s)的幅频特性图，图4(b)为变流器交流侧负序阻抗Znn(s)的幅频特性图，图4(c)为变流器交流侧正序阻抗Zpp(s)的相频特性图，图4(d)为变流器交流侧负序阻抗Znn(s)的相频特性图，图5(a) 为变流器交流侧正序阻抗Zpn(s)的幅频特性图，图5(b)为变流器交流侧负序阻抗Znp(s)的幅频特性图，图5(c)为变流器交流侧正序阻抗Zpn(s)的相频特性图，图5(d)为变流器交流侧负序阻抗Znp(s)的相频特性图，图4和图5的横坐标均Hz，图4(a)、图4(b)、图5(a)和图5(b)的纵坐标为幅值，图4(c)、图4(d)、图5(c)和图5(d)的纵坐标为幅值。
表1.永磁直驱同步发电机参数
Figure BDA0003558560100000092
Figure BDA0003558560100000101
图5反映ZAC(s)中的非对角元素Zpn(s)和Znp(s)的幅频特性，即系统频率耦合特性。ZAC(p)为时域阻抗，ZAC(s)为对应的频率阻抗。
假设PCC点电网的等效阻抗为Zg(s)，其表达式为：
Figure BDA0003558560100000102
Zgpp(s)为电网正序阻抗，Zgpn(s)为电网正负序耦合阻抗，Zgnp(s)为电网正负序耦合阻抗，Zgnp＝Zgpn。Zgnn(s)为电网负序阻抗，当忽略系统的频率耦合特性时，即Zpn(s)＝Znp(s)≈0，Zgpn(s)＝Zgnp(s)≈0，PMSG与电网的互联系统可以转化成正、负序相互解耦的两个子系统。并且，当且仅当正序子系统和负序子系统同时满足奈奎斯特稳定性判据时，该互联系统能够稳定运行；若考虑系统的频率耦合特性，则需要矩阵Zg(s)/ZAC(s)中所有元素满足奈奎斯特判据，该判定方式较为复杂。因此本发明采用Arnold降阶方法对矩阵Zg(s)/ZAC(s)进行降阶处理，保留其5阶特性，降阶后的矩阵可以表示为：(式(14)-(15)是对奈奎斯特判据进行说明，方便对比)
Figure BDA0003558560100000103
a0为分子常数项，a1为分子一次项系数，a5为分母五次项系数，b0为分母常数项b1为分母1次项系数，b4为分母4次项系数，根据式(15)的降阶模型H(s)绘制主导特征根轨迹，并与忽略耦合项的矩阵
Figure BDA0003558560100000111
的主导特征根轨迹作对比(PMSG的输出功率设为PW＝0.9(p.u.))，如图6所示。其中，图6(a)为考虑频率耦合特性的主导根轨迹曲线，从图中可以看出其与单位圆存在两个交点，对应的频率为fp＝81Hz和fn＝19Hz，它们之间原本存在2f1＝100Hz的频率差，但是-19Hz在实际系统中表现为负序特性，因此可以等效表示为fn＝19Hz，此时两条特征根轨迹均未绕过(-1,j0)点，说明系统是稳定的。图6(b)为表示忽略频率耦合特性的主导根轨迹曲线，其与单位圆只有一个交点，对应的频率为fp1＝79Hz。。
其中图7(a)表示考虑频率耦合特性的主导根轨迹曲线，从图中可以看出其与单位圆存在两个交点，对应的频率为fp＝81Hz和fn＝19Hz，它们之间原本存在2f1＝100Hz的频率差，但是-19Hz在实际系统中表现为负序特性，因此可以等效表示为fn＝19Hz。此时两条特征根轨迹均未绕过(-1，j0)点，说明系统是稳定的。图7(b)表示忽略频率耦合特性的主导根轨迹曲线，其与单位圆只有一个交点，对应的频率为fp1＝79Hz。进一步增大PMSG的输出功率，令PW＝ 1.03(p.u.)，此时H(s)的一条主导特征根轨迹绕过了(-1,j0)点，对应跟单位圆的交点频率为fp＝23Hz，如图7(a)所示，根据稳定性判据，此时互联系统是不稳定的。图7(b)表示忽略耦合项的主导根轨迹曲线，从图中可以看出其与单位圆的交点频率为fp＝79Hz，且未绕过(-1，j0)点，根据奈奎斯特判据得出系统是稳定的，该结论与考虑频率耦合特性得出的判定结果相反。
上述结果说明了在大规模电力电子互联系统中，频率耦合特性会影响系统的稳定性，若忽略频率耦合特性，单纯的使用正、负序解耦系统进行稳定性判据，并不能完全揭示系统的失稳机理，发现可能导致系统失稳的安全隐患；而根据式(15)所示的降阶模型H(s)能够等效表征考虑多种频率耦合的系统主导动态特性，且基于降阶模型的奈奎斯特判据可以准确的判定系统的稳定性。
本发明提供的一种PMSG并网系统稳定性确定系统，包括：
获取模块，用于获取PMSG并网点的电压瞬时值。
变换模块，用于将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量。
复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数确定模块，用于根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数。
化简模块，用于对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗。
降价和奈奎斯特判据对比模块，用于对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
作为一种可选的实施方式，所述电压瞬时值的表达式为：
Figure BDA0003558560100000121
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，
Figure BDA0003558560100000122
为小信号谐波电压， s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
本发明利用PMSG时域等效阻抗建模方法，结合奈奎斯特判据分析系统的稳定性，揭示频率耦合特性对互联系统稳定性的影响。优势所在：
1)本发明利用复数域的基向量结合周期分量的物理意义推导了PMSG并网逆变器的时域阻抗模型，并灵活应用指数旋转因子和时域传递函数等效表征锁相环及电流内环控制等非线性结构的动态特性，避免了频域阻抗建模时坐标系反复变换导致的多次频移以及不同频率扰动分量的卷积运算，大幅降低了解析建模的复杂度。另外，采用所提方法建模时推导的时域分量在频域中都有实际物理意义，有着严格的对应关系。
2)本发明对PMSG频域特性分析时能够更加清晰的阐释互联系统受到扰动过程中PMSG并网逆变器产生频率耦合现象的物理意义；同时能够说明电压初始相位对耦合分量相频特性的影响。
3)本发明对推导的解析模型进行降阶，并结合奈奎斯特判据分析系统的稳定性，揭示频率耦合特性对互联系统稳定性的影响。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，包括：
获取PMSG并网点的电压瞬时值；
将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；
根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；
对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；
对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
2.根据权利要求1所述的PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，所述电压瞬时值的表达式为：
Figure FDA0003558560090000011
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，
Figure FDA0003558560090000012
为小信号谐波电压，s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
3.根据权利要求1所述的PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，所述含谐波分量的电压共轭序矢量的表达式为：
Figure FDA0003558560090000013
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure FDA0003558560090000014
为正序谐波电流扰动分量，
Figure FDA0003558560090000015
为负序谐波电流扰动分量，
Figure FDA0003558560090000016
为调制波正序扰动分量，
Figure FDA0003558560090000017
为调制波负序扰动分量，Kf为调制增益系数，
Figure FDA0003558560090000018
为正序电压扰动分量，
Figure FDA0003558560090000019
为负序电压扰动分量。
4.根据权利要求1所述的PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，所述PLL的相角偏移的复矢量表达式为：
Figure FDA00035585600900000110
其中，
Figure FDA00035585600900000111
为相角偏移，γ为旋转因子，TPLL(ρ)为锁相环闭环传递函数，ρ为微分算子，j为复数算子，θ为基波相位，
Figure FDA00035585600900000112
为正序电压扰动分量，
Figure FDA00035585600900000113
为负序电压扰动分量。
5.根据权利要求1所述的PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数的表达式为：
Figure FDA0003558560090000021
Figure FDA0003558560090000022
其中，ρ为微分算子，Lf为滤波电感，
Figure FDA0003558560090000023
为正序电流分量，
Figure FDA0003558560090000024
为负序电流分量，Kf为调制增益值，γ为旋转因子，Gi(ρ)为第一中间量，Kl为耦合系数，TPLL(ρ)为锁相环闭环传递函数，j为复数算子，θ为基波相位，
Figure FDA0003558560090000025
为正序扰动电压分量，
Figure FDA0003558560090000026
为负序电压扰动分量，ip0为正序电流稳态分量，in0为负序电流稳态分量，Kv(ρ)为电压前馈传递函数。
6.根据权利要求1所述的PMSG并网系统稳定性确定方法，其特征在于，所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗的表达式为：
Figure FDA0003558560090000027
其中，ZAC(ρ)为时序等效阻抗，Ki(ρ)为第二中间量，Gi(ρ)为第一中间量，Kv(ρ)为电压前馈传递函数，GPLL(ρ)为第三中间量，Zpp(ρ)为正序阻抗，Zpn(ρ)为正序负序耦合阻抗，Znp(ρ)为负序正序耦合阻抗，Znn(ρ)为负序阻抗，ρ为微分算子。
7.一种PMSG并网系统稳定性确定系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取PMSG并网点的电压瞬时值；
变换模块，用于将所述电压瞬时值进行变换，得到含谐波分量的电压共轭序矢量；
复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数确定模块，用于根据所述含谐波分量的电压共轭序矢量和PLL的相角偏移得到复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数；
化简模块，用于对所述复数域静止坐标系的电流和电压序分量时域传递函数进行化简，确定PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗；
降价和奈奎斯特判据对比模块，用于对所述PMSG并网逆电器交流侧的时序等效阻抗进行降价和奈奎斯特判据对比，得到稳定分析结果。
8.根据权利要求7所述的PMSG并网系统稳定性确定系统，其特征在于，所述电压瞬时值的表达式为：
Figure FDA0003558560090000031
其中，vs(t)为电压瞬时值，vs,1(t)为基波电压分量，
Figure FDA0003558560090000032
为小信号谐波电压，s为拉普拉斯变换算子，a为a相，b为b相，c为c相。
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