CN116093942A - 分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质，本申请提供的技术方案在调制过程中考虑了直流电压的扰动量，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建出包含控交流电压模式下分频变频器工/分频两侧公共耦合点电压、电流小信号扰动量与分频变频器输出电压扰动量之间的数学关系的电压调制小信号模型，使得基于本申请方案所建立的模型在系统稳定性分析任务中具有更高的准确性。

Description

分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质

技术领域

本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质。

背景技术

随着科学技术的进步，新能源发电和大量电力电子设备在电网中的应用取得了长足的发展，风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具开发规模条件的发电方式之一。分频输电作为一种新型输电方式，是指在不提高电压等级的前提下通过降低输电频率，以减少交流输电线路的电气距离，从而可以提高输电线路的输送功率能力，减少输电回路数和出线走廊。相比传统海上风电系统，分频风电系统具有传输能力高、使用寿命海底电缆、运行维护工作量少等优势。

然而分频输电系统作为典型的“双高”电力系统，包含了大量的电力电子器件。其中分频变频器在有效衔接异频系统的同时，也加剧了海上风电机组等电力电子设备与工频电网间的耦合作用，电力电子设备与电网之间相互作用引发的宽频振荡事件，造成电力设备故障或损坏，进而影响分频输电系统的正常运作，而分频变频器作为分频输电系统中的核心器件，是造成分频输电系统不稳定的主要因素之一，因此，构建出更准确的分频变频器阻抗模型，对提高分频输电系统的稳定性具有重要意义。

目前，电力系统的阻抗模型建模主要通过常规的阻抗分析法构建的，根据建模坐标系不同，可以将阻抗模型分为旋转坐标系下的dq阻抗模型和静止坐标系下的序阻抗模型，但在实际应用过程中，根据现有技术构建的阻抗模型与实际工况存在明显偏差，可靠性低。

发明内容

本申请提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质，用于解决现有的现有技术构建的阻抗模型可靠性低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请第一方面提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，包括：

根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

优选地，所述电压调制小信号模型具体为：

；

式中，为第一坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为第一坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为第一坐标系下分频变频器两侧PCC点处的电压扰动量，为第一坐标系下分频变频器的输出电压扰动相量，为第一坐标系下分频变频器两侧PCC点处的电流扰动相量，为第一坐标系下分频变频器占空比扰动相量。

优选地，所述主电路小信号模型的构建过程具体包括：

根据所述PCC电压扰动量、PCC电流扰动量、所述分频变频器的输出电压扰动相量与所述主电路的等效阻抗参数，结合基尔霍夫电压定理，构建所述分频变频的主电路小信号模型。

优选地，所述锁相环小信号模型的构建过程具体包括：

根据PCC电压扰动量，结合锁相环的动态特性，确定所述分频变频器的工频侧锁相环传递函数，并基于所述工频侧锁相环传递函数，结合所述分频变频器中第一坐标系与第二坐标系间物理量转换关系，构建锁相环小信号模型。

优选地，所述闭环控制小信号模型具体包括：内环控制小信号模型和外环控制小信号模型。

优选地，所述闭环控制小信号模型的构建过程具体包括：

根据第二坐标系下的变频器输出电压扰动量、PCC电流扰动量以及所述PCC电流扰动量的参考值，结合电力内环控制的传递函数矩阵与解耦矩阵，构建内环控制小信号模型；

根据PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及所述分频变频器的直流电压扰动量，结合第一坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数矩阵，构建外环控制小信号模型。

优选地，所述工分频混合阻抗关系式具体为：

；

式中，为分频变频器的工分频混合阻抗，为四阶单位矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对系统同步旋转坐标系中占空比扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中电流扰动量的传递矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量的传递矩阵，为电流内环传递函数矩阵，为电流内环控制器的解耦矩阵，为分频变频器两侧主电路传递函数矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对外环控制量的传递函数，为系统同步旋转坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数，为外环控制器传递函数矩阵。

同时，本申请第二方面还提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置，包括：

第一小信号模型构建单元，用于根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

第二小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

第三小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

工分频阻抗模型构建单元，用于根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

本申请第三方面还提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建终端，包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序代码，其中，所述程序代码与本申请第一方面所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应；

所述处理器用于执行所述程序代码。

本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质保存有储程序代码，其中，所述程序代码与本申请第一方面所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的技术方案在调制过程中考虑了直流电压的扰动量，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建出包含控交流电压模式下分频变频器工/分频两侧公共耦合点电压、电流小信号扰动量与分频变频器输出电压扰动量之间的数学关系的电压调制小信号模型，使得基于本申请方案所建立的模型在系统稳定性分析任务中具有更高的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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它的附图。

图1为控交流电压模式下分频变频器的拓扑结构和控制策略的框架示意图。

图2为分频变频器的拓扑结构示意图。

图3为本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法的流程示意图。

图4为锁相环的控制结构。

图5为本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法中分频变频器小信号模型结构示意图。

图6为本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置的结构示意图。

具体实施方式

目前，电力系统的阻抗模型建模主要通过常规的阻抗分析法构建的，根据建模坐标系不同，可以将阻抗模型分为旋转坐标系下的dq阻抗模型和静止坐标系下的序阻抗模型，但在实际应用过程中，根据现有技术构建的阻抗模型与实际工况存在明显偏差，可靠性低。针对上述现象，申请人通过研究发现，造成上述现象的原因在于传统的阻抗模型忽略了调制过程中由公共耦合点（Point of common coupling, PCC）交流电压电流扰动引起的直流电压波动。在这种情况下，该模型难以兼顾系统直流端的稳定性和动态性能，进而无法准确分析互联系统中电力设备的稳定性。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质，用于解决现有的现有技术构建的阻抗模型可靠性低的技术问题。

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

首先是本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法实施例的详细说明。

请参阅 1至图3，本实施例提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，包括：

步骤101、根据分频变频器、分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型。

其中，扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，更具体地，本实施例中提及的第一坐标系具体为系统同步旋转坐标系，第二坐标系为控制器同步旋转坐标系。

需要说明的是，如图1所示的控交流电压模式下分频变频器拓扑结构，由于锁相环（PLL, Phase locked loop）的作用，系统中存在两个旋转坐标系，一个为系统同步旋转坐标系，一个为控制器同步旋转坐标系，分频变频器的输出电压扰动相量与占空比扰动相量，主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，第一坐标系为系统同步旋转坐标系，第二坐标系为控制器同步旋转坐标系，因此本实施例定义的扰动参量可以包括：为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电压扰动量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器的输出电压扰动相量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电流扰动相量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器占空比扰动相量，为控制器同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电压扰动量，为控制器同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电流扰动量，为控制器同步旋转坐标系下分频变频器占空比扰动相量，为了有效区分系统同步旋转坐标系和控制器同步旋转坐标系中的变量，此处引入上标和对此进行区分。其中，上标代表系统同步旋转坐标系中的变量，上标代表控制器同步旋转坐标系中的变量。

接着，基于上述的扰动参量，结合分频变频器、分频变频器两侧主电路的拓扑结构等信息，分别构建出分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型。

更具体地，本实施例步骤101中提及的主电路小信号模型，其构建过程具体包括：

根据PCC电压扰动量、PCC电流扰动量、分频变频器的输出电压扰动相量与主电路的等效阻抗参数，结合基尔霍夫电压定理，构建分频变频的主电路小信号模型。

需要说明的是，定义分频变频器工频侧的等效电阻与桥臂电抗表示为和，分频侧的等效电阻和桥臂电抗表示为和。工/分频两侧电流的正方向为由工/分频电网流向分频变频器。在同步旋转坐标系中，根据基尔霍夫电压定律，分频变频器两侧主电路部分的小信号模型可以表示为：

（1.1）

其中，矩阵的定义具体如下：

（1.2）

其中，和分别表示工频侧系统与分频侧系统的角频率。

对应式（1.2），定义矩阵如下：

（1.3）

更具体地，本实施例步骤101中提及的锁相环小信号模型，其构建过程具体包括：

根据PCC电压扰动量，结合锁相环的动态特性，确定分频变频器的工频侧锁相环传递函数，并基于工频侧锁相环传递函数，结合分频变频器中第一坐标系与第二坐标系间物理量转换关系，构建锁相环小信号模型。

需要说明的是，考虑锁相环的动态特性，系统同步旋转坐标系中电压、电流和占空比扰动量对控制器同步旋转坐标系中电压、电流和占空比扰动量存在影响。通过相关推导，可以得到各物理量在系统同步旋转坐标系与控制器旋转坐标系中的转化关系，其中，工频侧锁相环的传递函数为

（1.4）

其中， 和表示工频侧锁相环控制器的比例增益和积分增益，表示工频侧公共耦合点轴电压稳态值，为求导项。

基于上述的工频侧锁相环传递函数，可得系统同步旋转坐标系与控制器同步旋转坐标系中电流扰动量之间的关系，具体如下：

（1.5）

其中，表示系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中电流扰动量的传递矩阵，具体定义如下：

（1.6）

其中表示工频侧轴电流稳态值，表示工频侧轴电流稳态值。

系统同步旋转坐标系与控制器同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量之间的关系表述如下：

（1.7）

其中，表示系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量的传递矩阵，具体定义如下：

（1.8）

其中表示工频侧轴PCC点电压稳态值，表示工频侧轴PCC点电压稳态值。

系统同步旋转坐标系与控制器同步旋转坐标系中占空比扰动量之间的关系表述如下：

（1.9）

其中，表示系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对系统同步旋转坐标系中占空比扰动量的传递函数，具体定义如下：

（1.10）

其中，表示工频侧轴占空比稳态值，表示工频侧轴占空比稳态。

步骤102、根据扰动参量与分频变频器的直流电压，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型。

需要说明的是，由调制过程可知，分频变频器输出电压对应的小信号模型可表示为：

（1.11）

其中，为第一坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为第一坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值。

其中，表示系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，具体定义如下：

（1.12）

其中，为中间直流环节直流电容的电容值，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值。

表示系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，具体定义如下：

（1.13）

步骤103、根据扰动参量与直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型。

控制模块上，工频侧采用直流电压和电流双环控制，直流电压外环控制中间直流环节的直流电压，电流内环分别控制工频侧PCC点轴与轴电流；分频侧采用电压和电流双环控制，电压外环分别控制分频侧PCC点轴与轴电压，电流内环分别控制分频侧PCC点轴与轴电流。

进一步地，电流内环控制器小信号模型表示为：

（1.14）

，，，分别表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器工频侧PCC点轴电流扰动量参考值，轴电流扰动量参考值，分频侧PCC点轴电流扰动量参考值，轴电流扰动量参考值。

表示电流内环传递函数矩阵，具体定义如下：

（1.15）

其中，和表示工频侧轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；和表示工频侧轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；和表示分频侧轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；和表示分频侧轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；为积分项。

表示电流内环控制器的解耦矩阵，具体定义如下：

（1.16）

考虑分频变频器工/分频两侧PCC点电压、电流扰动量对变频器外环控制量的影响，电压外环控制量可表示为：

（1.17）

其中，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器直流电压扰动量，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器分频侧PCC点轴电压扰动量，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器分频侧PCC点轴电压扰动量。

表示系统同步旋转坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数，具体定义如下：

（1.18）

表示系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对外环控制量的传递函数，具体定义如下：

（1.19）

控制外环控制器小信号模型表示为：

（1.20）

表示控制器同步旋转坐标系中直流电压扰动量参考值，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器工频侧PCC点轴电流扰动量参考值，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器分频侧PCC点轴电压扰动量参考值，表示控制器同步旋转坐标系中分频变频器分频侧PCC点轴电压扰动量参考值。

表示外环控制器传递函数矩阵，具体定义如下：

（1.21）

其中，和表示工频侧直流电压外环控制器的比例增益和积分增益；和表示分频侧轴电压外环控制器的比例增益和积分增益；和表示分频侧轴电压外环控制器的比例增益和积分增益。

本实施例通过采用双闭环结构控制器，内环电流负反馈实现了高品质的交流电流响应，外环电压负反馈实现了高品质的交流电压输出。该控制策略可以通过直接给定同步相位，消除了分频侧锁相环的不利影响，在弱电网连接下具有更好的运行性能。

步骤104、根据主电路小信号模型、锁相环小信号模型、电压调制小信号模型以及闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于分频变频器小信号模型得到分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

最后，基于上述对系统的主电路、锁相环、调制过程和闭环控制等环节进行小信号建模，得到控交流电压模式下分频变频器的小信号模型，基于该分频变频器的小信号模型转换得到控交流电压模式下分频变频器的工分频混合阻抗关系式，即可基于此关系式构建出分频变频器工分频阻抗模型。

其中，工分频混合阻抗关系式具体为：

；

式中，为分频变频器的工分频混合阻抗，为四阶单位矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对系统同步旋转坐标系中占空比扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中电流扰动量的传递矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量的传递矩阵，为电流内环传递函数矩阵，为电流内环控制器的解耦矩阵，为分频变频器两侧主电路传递函数矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对外环控制量的传递函数，为系统同步旋转坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数，为外环控制器传递函数矩阵。

本实施例提供的技术方案在调制过程中考虑了直流电压的扰动量，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建出包含控交流电压模式下分频变频器工/分频两侧公共耦合点电压、电流小信号扰动量与分频变频器输出电压扰动量之间的数学关系的电压调制小信号模型，使得基于本申请方案所建立的模型在系统稳定性分析任务中具有更高的准确性，此外，本申请提供的模型构建方法充分利用分频变频器同时存在两个交流端口的特性，建立了控交流电压模式下分频变频器的工分频混合阻抗模型。相比于传统的交流阻抗模型，通过本申请方法构建的控交流电压模式下分频变频器的工分频混合阻抗模型可以刻画出工/分频端口自导纳特性以及工/分频端口间耦合特性，可以直接应用于分频输电系统的稳定性分析中。该模型仅取决于变频器的自身控制结构与参数，而不受变频器所连接的工频/分频电网等效阻抗的影响，更有利于提高分频输电系统分析的稳定性。

以上内容便是本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置实施例的详细说明。

请参阅图6，本实施例提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置，包括：

第一小信号模型构建单元201，用于根据分频变频器、分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，第一坐标系为系统同步旋转坐标系，第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

第二小信号模型构建单元202，用于根据扰动参量与分频变频器的直流电压，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

第三小信号模型构建单元203，用于根据扰动参量与直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

工分频阻抗模型构建单元204，用于根据主电路小信号模型、锁相环小信号模型、电压调制小信号模型以及闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于分频变频器小信号模型得到分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

以上内容便是本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种分频变频器工分频阻抗模型构建终端以及计算机可读存储介质等实施例的详细说明。

本申请提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建终端的实施例，包括：存储器和处理器；

存储器用于存储程序代码，其中，程序代码与本申请第一方面的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应；

处理器用于执行程序代码，以实现前述实施例提供的分频变频器工分频阻抗模型构建方法，以构建工分频阻抗模型，用于解决现有技术构建的阻抗模型可靠性低的技术问题。

本申请提供了一种计算机可读存储介质的实施例，该计算机可读存储介质保存有储程序代码，其中，程序代码与本申请前述实施例提供的分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的终端，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，包括：

根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

2.根据权利要求1所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述电压调制小信号模型具体为：

；

式中，为第一坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为第一坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为第一坐标系下分频变频器两侧PCC点处的电压扰动量，为第一坐标系下分频变频器的输出电压扰动相量，为第一坐标系下分频变频器两侧PCC点处的电流扰动相量，为第一坐标系下分频变频器占空比扰动相量。

3.根据权利要求1所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述主电路小信号模型的构建过程具体包括：

根据所述PCC电压扰动量、PCC电流扰动量、所述分频变频器的输出电压扰动相量与所述主电路的等效阻抗参数，结合基尔霍夫电压定理，构建所述分频变频的主电路小信号模型。

4.根据权利要求1所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述锁相环小信号模型的构建过程具体包括：

根据PCC电压扰动量，结合锁相环的动态特性，确定所述分频变频器的工频侧锁相环传递函数，并基于所述工频侧锁相环传递函数，结合所述分频变频器中第一坐标系与第二坐标系间物理量转换关系，构建锁相环小信号模型。

5.根据权利要求1所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述闭环控制小信号模型具体包括：内环控制小信号模型和外环控制小信号模型。

6.根据权利要求5所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述闭环控制小信号模型的构建过程具体包括：

根据第二坐标系下的变频器输出电压扰动量、PCC电流扰动量以及所述PCC电流扰动量的参考值，结合电力内环控制的传递函数矩阵与解耦矩阵，构建内环控制小信号模型；

根据PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及所述分频变频器的直流电压扰动量，结合第一坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数矩阵，构建外环控制小信号模型。

7.根据权利要求1所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，其特征在于，所述工分频混合阻抗关系式具体为：

；

式中，为分频变频器的工分频混合阻抗，为四阶单位矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对系统同步旋转坐标系中占空比扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中电流扰动量的传递矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中PCC点电压扰动量的传递矩阵，为电流内环传递函数矩阵，为电流内环控制器的解耦矩阵，为分频变频器两侧主电路传递函数矩阵，为系统同步旋转坐标系中PCC点电流扰动量对外环控制量的传递函数，为系统同步旋转坐标系下PCC点电压扰动量对外环控制量的传递函数，为外环控制器传递函数矩阵。

8.一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置，其特征在于，包括：

第一小信号模型构建单元，用于根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路PCC点在第一坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量以及在第二坐标系下的PCC电压扰动量、PCC电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

第二小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

第三小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

工分频阻抗模型构建单元，用于根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

9.一种分频变频器工分频阻抗模型构建终端，其特征在于，包括：存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序代码，其中，所述程序代码与权利要求1至7任意一项所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应；

所述处理器用于执行所述程序代码。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质保存有储程序代码，其中，所述程序代码与权利要求1至7任意一项所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应。

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