CN116388176A - 三相lcl型并网逆变器阻抗建模方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法及装置，其中，方法包括：通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵；根据扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式；基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。由此，解决了相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及可再生能源发电系统技术领域，特别涉及一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法及装置。
背景技术
目前，随着我国新能源发电规模的快速增加，以及电网“源-网-荷”各部分电力电子化程度逐年提高。电力系统正逐步向高比例新能源发电和高比例电力电子设备(双高)趋势发展。逆变器作为主要接口，其自身的动态特性对整个并网系统的稳定以及入网的电能质量有着举足轻重的影响，进行稳定性分析的前提是建立系统精确的模型。
相关技术中，采用谐波线性化的方法建立了三相L型并网逆变器的阻抗模型，该方法不仅考虑到逆变器参数及控制策略，同时还考虑到锁相环的频域特性对所建阻抗模型的影响，具有较强的实用性。
然而，相关技术中，在并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论，有待改进。
发明内容
本申请提供一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法及装置，以解决相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
本申请第一方面实施例提供一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法，包括以下步骤：通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵；根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式；以及基于所述三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式，包括：根据所述扰动相角在频域的表达式计算所述dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值；根据所述坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到所述并网逆变器调制信号频域表达式。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
本申请第二方面实施例提供一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置，包括：第一计算模块，用于通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵；第二计算模块，用于根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式；以及建模模块，用于基于所述三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二计算模块包括：第一计算单元，用于根据所述扰动相角在频域的表达式计算所述dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值；第二计算单元，用于根据所述坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到所述并网逆变器调制信号频域表达式。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
本申请实施例可以通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵，从而计算并网逆变器调制信号频域表达式，以基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，最终得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果，给出了并网逆变器阻抗解析式，以基于该解析式，分析系统稳定性及各系统参数对频率耦合程度的影响，为新能源并网系统的稳定性分析提供了理论基础。由此，解决了相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例的三相并网系统的电路拓扑图；
图3为根据本申请一个实施例的锁相环的基本控制框图；
图4为根据本申请一个实施例的电流环的基本控制框图；
图5为根据本申请一个实施例的三相并网逆变器阻抗特性及其仿真测量结果示意图；
图6为根据本申请实施例提供的一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置的结构示意图；
图7为根据本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法及装置。针对上述背景技术中心提到的相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题，本申请提供了一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法，在该方法中，可以通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵，从而计算并网逆变器调制信号频域表达式，以基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，最终得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果，给出了并网逆变器阻抗解析式，以基于该解析式，分析系统稳定性及各系统参数对频率耦合程度的影响，为新能源并网系统的稳定性分析提供了理论基础。由此，解决了相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法的流程示意图。
如图1所示，该三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法包括以下步骤：
在步骤S101中，通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵。
可以理解的是，在系统内注入某一频率的扰动电压时，系统的电流响应除了包含同频率分量之外，还包含有不同频率的电流分量，此为频率耦合现象，本申请实施例的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法可以解决忽略频率耦合现象导致得出错误的稳定性结论的问题。
同时，与传统的L型滤波器相比，LCL型滤波器具有高频衰减效果好、体积小、成本低等优点，正逐渐在中高容量并网系统中使用。由于LCL滤波器本身是一个三阶谐振电路，会增加系统中的谐振点，本申请实施例可以通过建立三相LCL型并网逆变器频率耦合阻抗建模方法的难题，进而分析三相逆变器并网系统的稳定性。
在实际执行过程中，本申请实施例可以通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵。
可选地，在本申请的一个实施例中，扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
作为一种可能实现的方式，本申请实施例可以通过锁相环基本控制框图可计算出扰动相角在频域的表达式如下：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，s＝j2πf，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数，
V1为基频正序电压，HPLL(s)为锁相环的传递函数，HPLL(s)＝(kpPLL+kiPLL/s)/s，kpPLL为锁相环比例系数，kiPLL为锁相环积分系数，/>
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压。
进一步地，根据扰动相角在频域中的表达式可以计算出dq变换矩阵T(θp)中各个元素的值：
其中，θp＝Δθ+θ1；θ1为基频相角。
其中，θp＝Δθ+θ1；θ1为基频相角。
在步骤S102中，根据扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式。
在一些实施例中，本申请实施例可以根据扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式，即利用扰动相角在频域的表达式计算得到dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值，进而得到并网逆变器调制信号频域表达式。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式，包括：根据扰动相角在频域的表达式计算dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值；根据坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到并网逆变器调制信号频域表达式。
本申请实施例可以在计算出dq变换矩阵中各个元素的值后，可以计算出三相并网电流在dq轴频域表达式Id[f]和Iq[f]，根据电流环控制框图可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]。
具体地，本申请实施例可以在得到坐标变换矩阵T(θp)后，对三相并网电流进行Park变换，得到dq坐标系中表达式如下：
其中，I1为基频正序电流，
为基频电流相角，Is为正序扰动电流，Ic为负序扰动电流。
根据电流环控制框图可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]如下：
其中，D0、Q0为电流环的直流输出量，可以通过计算基频运行工作点来求出；Kdq为耦合补偿系数；Hi(s)为电流环传递函数，Hi(s)＝kip+kii/s，kip为电流环比例系数，kii为电流环积分系数。
根据电流环控制框图，本申请实施例可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]，利用反dq坐标变换运算可以得到abc三相坐标系下并网逆变器调制信号Vk[f]的频域表达式；以A相为例：
在步骤S103中，基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
在实际执行过程中，本申请实施例可以基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果，以基于并网逆变器阻抗解析式，分析系统稳定性及各系统参数对频率耦合程度的影响，为新能源并网系统的稳定性分析提供了理论基础，可以补充传统逆变器阻抗模型的不足，具有计算简便，建模精度高，方便测量等优点。
可选地，在本申请的一个实施例中，主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
根据主电路拓扑图得到主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
根据Vk[f]及主电路方程，本申请实施例可以得到三相并网逆变器输出电压及输出电流的关系式，进而得到三相LCL并网逆变器考虑频率耦合的阻抗模型。
可选地，在本申请的一个实施例中，三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，
Dsc＝0，
Dcs＝0，
其中，ZSS为逆变器正序阻抗，ZCC为逆变器负序阻抗，ZSC、ZCS为逆变器耦合阻抗，DSS、DSC、DCS、DCC为电流系数。
结合图2至图5所示，以一个实施例对本申请实施例的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法的工作原理进行详细阐述。
如图2所示，为三相并网系统的电路拓扑图，其中，主电路由逆变器和LCL滤波器组成；逆变器采用同步参考系理论在dq坐标系下通过PI控制器分别控制系统的有功和无功电流。
图2中Lg为网侧电感，仿真模型中设置为6mH；L1和L2分别为逆变器测和网侧LCL滤波电感；Cf为LCL滤波电容；Rd为阻尼电阻；PLL为锁相环；Idref和Iqref分别为有功、无功参考电流；具体参数可以如表1所示，其中，表1为三相并网系统参数表。
表1
如图3所示，锁相环基本控制框图，其传递函数HPLL(s)＝(kpPLL+kiPLL/s)/s，其中，kpPLL为比例系数，kiPLL为积分系数。
如图4所示，为电流调节器控制框图，通过PI控制器分别控制系统的有功和无功电流，其传递函数为Hi(s)＝kip+kii/s，kip为电流环比例系数，kii为电流环积分系数。
按照上述参数建立三相LCL型并网逆变器阻抗模型，并在PSCAD软件中搭建模型进行仿真验证。
本申请实施例考虑频率耦合的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法可以包括如下步骤：
步骤S1：本申请实施例可以从公共耦合点处向逆变器注入一组频率为fs、fc的扰动电压，计算出扰动相角在频域的表达式如下：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，s＝j2πf，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数，
V1为基频正序电压，HPLL(s)为锁相环的传递函数，HPLL(s)＝(kpPLL+kiPLL/s)/s，kpPll＝0.2为锁相环比例系数，kiPLL＝50为锁相环积分系数，/>
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压。
进一步地，根据扰动相角在频域中的表达式可以计算出dq变换矩阵T(θp)中各个元素的值：
其中，θp＝Δθ+θ1；θ1为基频相角。
步骤S2：本申请实施例可以在计算出dq变换矩阵中各个元素的值后，可以计算出三相并网电流在dq轴频域表达式Id[f]和Iq[f]，根据电流环控制框图可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]。
具体地，本申请实施例可以在得到坐标变换矩阵T(θp)后，对三相并网电流进行Park变换，得到dq坐标系中表达式如下：
其中，U1为基频正序电流，
为基频电流相角，Is为正序扰动电流，Ic为负序扰动电流。
根据电流环控制框图可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]如下：
根据电流环控制框图，本申请实施例可以得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式Vd[f]和Vq[f]，利用反dq坐标变换运算可以得到abc三相坐标系下并网逆变器调制信号Vk[f]的频域表达式；以A相为例：
其中，D0、Q0为电流环的直流输出量，可以通过计算基频运行工作点来求出，D0＝219.778，Q0＝118.2812；Kdq＝0.5655为耦合补偿系数；Hi(s)为电流环传递函数，Hi(s)＝10+1600/s，kup为电流环比例系数，kii为电流环积分系数。
步骤S3：根据主电路拓扑图得到主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
根据Vk[f]及主电路方程，本申请实施例可以得到三相并网逆变器输出电压及输出电流的关系式，进而得到三相LCL并网逆变器考虑频率耦合的阻抗模型：
其中，
Dsc＝0，
Dcs＝0，
其中，ZSS为逆变器正序阻抗，ZCC为逆变器负序阻抗，ZSC、ZCS为逆变器耦合阻抗，DSS、DSC、DCS、DCC为电流系数。
改变s＝jω中的频率ω就可以计算出不同频率下逆变器的阻抗，图5为三相并网逆变器特性及其仿真测量结果的对比；仿真测量时在公共耦合点按照步骤S1中同时注入一对扰动电压，测量输出相应电流，改变扰动电压幅值后再测量一组输出电流响应，将两次测量结果带入阻抗模型公式即可计算出逆变器阻抗；从图5中可知：阻抗测量结果和所建阻抗模型能够很好地吻合，这证明了三相并网逆变器频率耦合建模方法的正确性；而从所建模型可知：耦合阻抗在低频处与正序、负序阻抗幅值相差不大，在高频处则远大于正序负序阻抗。这表明频率耦合现象主要发生在低频处，高频处产生的耦合电流分量几乎可以忽略不计。
根据本申请实施例提出的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法，可以通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵，从而计算并网逆变器调制信号频域表达式，以基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，最终得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果，给出了并网逆变器阻抗解析式，以基于该解析式，分析系统稳定性及各系统参数对频率耦合程度的影响，为新能源并网系统的稳定性分析提供了理论基础。由此，解决了相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置。
图6是本申请实施例的三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置的方框示意图。
如图6所示，该三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置10包括：第一计算模块100、第二计算模块200和建模模块300。
具体地，第一计算模块100，用于通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵。
第二计算模块200，用于根据扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式。
建模模块300，用于基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，第二计算模块200包括：第一计算单元和第二计算单元。
其中，第一计算单元，用于根据扰动相角在频域的表达式计算dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值。
第二计算单元，用于根据坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到并网逆变器调制信号频域表达式。
可选地，在本申请的一个实施例中，扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
可选地，在本申请的一个实施例中，主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
可选地，在本申请的一个实施例中，三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
需要说明的是，前述对三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法实施例的解释说明也适用于该实施例的三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例提出的三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置，可以通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵，从而计算并网逆变器调制信号频域表达式，以基于三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，最终得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果，给出了并网逆变器阻抗解析式，以基于该解析式，分析系统稳定性及各系统参数对频率耦合程度的影响，为新能源并网系统的稳定性分析提供了理论基础。由此，解决了相关技术中，并网逆变系统中存在频率耦合现象，在建模及稳定性分析时，若忽略该频率耦合现象将可能得出错误的稳定性结论的技术问题。
图7为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序。
处理器702执行程序时实现上述实施例中提供的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口703，用于存储器701和处理器702之间的通信。
存储器701，用于存放可在处理器702上运行的计算机程序。
存储器701可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器701、处理器702和通信接口703独立实现，则通信接口703、存储器701和处理器702可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选地，在具体实现上，如果存储器701、处理器702及通信接口703，集成在一块芯片上实现，则存储器701、处理器702及通信接口703可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器702可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，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模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (12)
1.一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵；
根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式；以及
基于所述三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式，包括：
根据所述扰动相角在频域的表达式计算所述dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值；
根据所述坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到所述并网逆变器调制信号频域表达式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
6.一种三相LCL型并网逆变器阻抗建模装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于通过预设锁相环控制框图，计算扰动相角在频域的表达式和dq变换矩阵；
第二计算模块，用于根据所述扰动相角在频域的表达式和所述dq变换矩阵计算并网逆变器调制信号频域表达式；以及
建模模块，用于基于所述三相坐标系下并网逆变器调制信号频域表达式，根据主电路拓扑图计算并网逆变器阻抗解析式，以得到三相LCL型并网逆变器阻抗建模结果。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：
第一计算单元，用于根据所述扰动相角在频域的表达式计算所述dq变换矩阵的坐标变换矩阵中各个元素的值；
第二计算单元，用于根据所述坐标变换矩阵中各个元素的值计算三相并网电流在dq轴频域表达式，并根据电流环控制框图得到dq轴输出电压参考值在频域中的表达式，以得到所述并网逆变器调制信号频域表达式。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述扰动相角在频域的表达式为：
其中，Δθ为相角扰动，j为虚数单位，f1为基频频率，fs为正序扰动频率，fc为频率为fs-2f1的负序扰动，
为正序扰动电压，/>
为负序扰动电压，F(s)为谐波电压到Δθ之间的传递函数。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述主电路方程为：
其中，Vg[f]和Ig[f]分别是公共耦合点处的电压、电流，L1、L2分别为逆变器侧和网侧LCL滤波器电感，Cf为LCL滤波电容，Rd为阻尼电阻，s为拉普拉斯变换中的复频率。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述三相LCL型并网逆变器阻抗模型为：
其中，Zss为逆变器正序阻抗，Zcc为逆变器负序阻抗，Zsc、Zcs为逆变器耦合阻抗，Dss、Dsc、Dcs、Dcc为电流系数，Css、Csc、Ccs、Ccc为电压系数。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-5任一项所述的三相LCL型并网逆变器阻抗建模方法。
Priority Applications (1)
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