CN116488163A - 一种混联系统的抑制振荡方法、装置及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混联系统的抑制振荡方法、装置及介质，适用于新能源发电技术领域。该方法的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，系统动态模型的正规化程度指标函数相对于现有的正规化程度指标函数，加入了直连矩阵，其直连矩阵反应了输入矩阵和输出矩阵的直接作用，对混联系统的响应特性影响较大，以输出的响应速度较快。同时，通过根式函数，其收敛较快，从而提高运算速度，通过得到正规程度指标函数和矩阵特征根的临界变化范围，再根据两者分别作为目标函数以及约束条件确定系统动态模型的输出参数，提高收敛效率和运算效率以实现抑制系统的振荡的效率提高。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，特别是涉及一种混联系统的抑制振荡方法、装置及介质。
背景技术
在实际运行的新能源并网系统中，可能存在多种类型的新能源发电设备，但此时的新能源场站不能作为同一类电源进行等效，由于不同的不同步控制类发电设备的动态行为各不相同，各发电设备的控制器之间动态会相互干扰作用，引发整个新能源并网系统发生振荡失稳。
现有的新能源并网系统接入构网型发电设备，虽然有效提高混联系统的阻尼特性，但是两种设备内部控制环节振荡模式相近，采用由输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵组成的正规化程度指标函数虽在实现闭环系统达到预期阻尼的同时，实现抑制系统的振荡，但是在收敛以及运算过程中较慢，导致整个过程的抑制振荡效率较低。
因此，如何在混联系统中提高收敛效率以实现抑制振荡是本领域技术人员亟需要解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种混联系统的抑制振荡方法、装置及介质，通过确定目标函数的增益系数矩阵，使得附加阻尼控制器的系统矩阵表现为正规矩阵，由于正规化程度指标函数为根式函数，以及直连矩阵的加入，提高收敛效率和运算效率以实现抑制系统的振荡。
为解决上述技术问题，本发明提供一种混联系统的抑制振荡方法，包括：
获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，所述矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，所述直连矩阵反应所述输入矩阵对所述输出矩阵的直接作用；
调用所述混联系统的系统动态模型以输入所述矩阵参数，并获取所述系统动态模型的输出参数作为所述混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制；
其中，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定；所述正规化程度指标函数由所述矩阵参数确定，且为根数函数；所述临界变化范围是在所述正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
优选地，所述正规化程度指标函数的确定过程，包括：
获取所述附加阻尼矩阵的待增益系数矩阵；
确定F范数为2范数；
根据所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵、所述直连矩阵、所述2范数和所述待增益系数矩阵的关系确定所述混联系统的正规化程度指标函数。
优选地，所述矩阵特征根的所述临界变化范围的确定过程，包括：
获取所述混联系统下的内部控制结构对应的各所述发电设备的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵；
将各所述发电设备的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵合并为一个总的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵；
将所述总的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵作为特征矩阵；
对所述特征矩阵进行特征值分析以得到所述特征矩阵的矩阵特征根；
获取所述混联系统的摄动矩阵、约束区域边界的左边界和右边界；
根据所述摄动矩阵、所述左边界和所述右边界对所述矩阵特征根进行摄动以得到所述临界变化范围。
优选地，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，包括：
将所述临界变化范围进行处理得到所述系统动态模型的约束条件；
根据所述约束条件对所述待增益系数矩阵进行处理以得到目标增益系数矩阵；
根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数；
获取所述目标函数内对应的所述目标增益系数矩阵作为所述增益系数矩阵以确定所述系数动态模型。
优选地，所述根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数，包括：
基于粒子群算法，根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数。
优选地，所述将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制，包括：
获取所述附加阻尼控制器的传递函数和所述混联系统内各所述发电设备的内电势角频率与电网角频率差量；
将所述增益系统矩阵、各所述内电势角频率和各所述电网角频率差量带入所述传递函数；
将所述传递函数的输出参数叠加在各所述发电设备的无功功率给定完成所述混联系统的抑制。
优选地，所述附加阻尼控制器的所述传递函数基于超前滞后环节函数确定。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种混联系统的抑制振荡装置，包括：
获取模块，用于获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，所述矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，所述直连矩阵反应所述输入矩阵对所述输出矩阵的直接作用；
调用模块，用于调用所述混联系统的系统动态模型以输入所述矩阵参数，并获取所述系统动态模型的输出参数作为所述混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
抑制模块，用于将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制；
其中，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，所述正规化程度指标函数由所述矩阵参数确定，且为根数函数，所述临界变化范围是在所述正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种混联系统的抑制振荡装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述的混联系统的抑制振荡方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的混联系统的抑制振荡方法的步骤。
本发明提供的一种混联系统的抑制振荡方法，包括：获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，直连矩阵反应输入矩阵对输出矩阵的直接作用；调用混联系统的系统动态模型以输入矩阵参数，获取系统动态模型的输出参数作为混联系统的目标函数的增益系数矩阵；将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制。该方法的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，系统动态模型的正规化程度指标函数相对于现有的正规化程度指标函数，加入了直连矩阵，其直连矩阵反应了输入矩阵和输出矩阵的直接作用，对混联系统的响应特性影响较大，以输出的响应速度较快。同时，通过根式函数，其收敛较快，从而提高运算速度，通过得到正规程度指标函数和矩阵特征根的临界变化范围，再根据两者分别作为目标函数以及约束条件确定系统动态模型的输出参数(目标函数的增益系数矩阵)，使得附加阻尼控制器的系统矩阵表现为正规矩阵，从而实现闭环系统达到预期阻尼的同时，提高收敛效率和运算效率以抑制系统的振荡的效率。
另外，本发明还提供了一种混联系统的抑制振荡装置及介质，具有如上述混联系统的抑制振荡方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本发明实施例提供的一种混联系统的抑制振荡方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种附加控制前后有功控制振荡模式参与因子的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种附加阻尼控制器的系统输出有功功率和无功功率仿真波形图；
图4为本发明实施例提供的一种附加阻尼控制器的系统输出电磁转矩仿真波形图；
图5为本发明实施例提供的一种混联系统的抑制振荡装置的结构图；
图6为本发明实施例提供的另一种混联系统的抑制振荡装置的结构图。
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，都属于本发明保护范围。
本发明的核心是提供一种混联系统的抑制振荡方法、装置及介质，通过确定目标函数的增益系数矩阵，使得附加阻尼控制器的系统矩阵表现为正规矩阵，从而实现闭环系统达到预期阻尼的同时，由于正规化程度指标函数为根式函数，以及直连矩阵的加入，提高收敛效率和运算效率以实现抑制系统的振荡。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
需要说明的是，现有的对于不同同步方式下的混联系统小干扰稳定性问题，仅是针对单一同步方式控制的并网系统进行的虚拟阻抗、有源滤波等控制策略，并未考虑系统中多个设备之间的影响，尤其是混联系统中多个发电设备内部的交互作用较为复杂。另外，对于跟网型和构网型并网系统对于电网强度的适应性范围，已表明构网型设备的引入可以有效提高系统的阻尼特性，构网型系统在混联系统中起着电压支撑的作用，可以满足未来100％新能源需求。将不同同步方式配比问题转换为系统等效短路比求导问题。通过优化求解混联系统等效短路比最大时的构网型系统接入点，以此获得系统最佳阻尼分布。但是，上述方法推导忽略了构网型设备的内部控制环节，从而无法使得设计后闭环系统所有振荡模式达到最优。本发明针对振荡模式提出混联系统的抑制振荡方法，可以解决上述的问题。
图1为本发明实施例提供的一种混联系统的抑制振荡方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S11：获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，直连矩阵反应输入矩阵对输出矩阵的直接作用；
S12：调用混联系统的系统动态模型以输入矩阵参数，并获取系统动态模型的输出参数作为混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
S13：将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制；
其中，混联系统的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定；正规化程度指标函数由矩阵参数确定，且为根数函数；临界变化范围是在正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
可以理解的是，对于正规化程度指标函数是基于混联系统的建模过程得到的系统动态模型，其系统动态模型可以是并网系统的小信号数学模型，也可以是其他模型，根据混联系统下的跟网型与构网型电源在系统增量形式下的状态向量，输入向量和输出向量形成的系统动态模型。故需要获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵。
作为一种实施例，矩阵参数的获取过程，包括：
获取混联系统的内部控制结构的状态变量、输入变量、输出变量和直连变量，其中直连变量由输入变量和输出变量的关系确定得到；
将状态变量、输入变量、输出变量和直连变量分别作为混联系统的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵。
状态变量是确定系统状态的最小一组变量，如果知道该变量在任意初始时刻t0的值以及t大于或者等于t0的系统输入，便能够完整确定系统在任意时刻t的状态。状态空间以所选择的一组状态变量为坐标轴构成的正交线性空间。状态方程是描述系统状态变量与输入变量之间关系的方程。输出方程描述系统输出量与状态变量之间的方程，将系统的状态方程和输出方程综合作为系统状态空间表达式。
调用混联系统的系统动态模型，该模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定。正规化程度指标函数是基于混联系统推导得到，以此衡量闭环系统状态矩阵的正规化程度。本发明的正规化程度指标函数加入直连矩阵，使得输出响应较快，对于各发电设备的输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵之间何种运算关系得到该函数，在此不做限定，可以根据实际情况设定即可。另外，正规化程度指标函数为根式函数，根数函数可以减少运算量以此节省运算时间。对于推导的具体过程不做描述，只要是衡量闭环系统状态矩阵的状态即可，作为一种实施例，正规化程度指标函数的确定过程，包括：
获取附加阻尼矩阵的待增益系数矩阵；
确定F范数为2范数；
根据状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵、直连矩阵、2范数和待增益系数矩阵的关系确定混联系统的正规化程度指标函数。
具体地，获取其内部控制结构的状态变量、输入变量、输出变量、直连变量和附加阻尼控制器的待增益系数矩阵。根据上述四种变量可以得到对应的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵。
根据上述四个矩阵的关系确定其正规化程度指标函数。其具体函数如下：
其中，S为正规化程度指标，A、B、C、D分别为混联系统的状态矩阵，输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵，K为附加阻尼控制的增益系数矩阵，n为闭环系统矩阵的阶数，λj表示状态矩阵、输入矩阵和输出矩阵的第j个特征值，其中第一个公式的F范数为2范数。
需要说明的是，2范数是一个经验值，通常F范数大于或者等于2范数。
在正规化程度指标函数推导出的混联系统的特征矩阵受到摄动影响后，以改变矩阵特征根的变化范围。摄动影响为混联系统中参数的变化将影响并改变系统的特征矩阵。对应的矩阵特征根是系统特征矩阵的特征根，其变化范围为状态矩阵的实部在实轴的特征根，其特征根变化范围作为约束条件以约束其矩阵参数，作为一种实施例，矩阵特征根的临界变化范围的确定过程，包括：
获取混联系统下的内部控制结构对应的各发电设备的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵；
将各发电设备的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵合并为一个总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵；
将总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵作为特征矩阵；
对特征矩阵进行特征值分析以得到特征矩阵的矩阵特征根；
获取混联系统的摄动矩阵、约束区域边界的左边界和右边界；
根据摄动矩阵、左边界和右边界对矩阵特征根进行摄动以得到临界变化范围。
对应地临界变化范围的函数具体表示为：
其中，ε、η为约束区域边界的右边界和左边界，n为特征值个数，K表示增益系数矩阵，A、B、C、D分别代表构网型变流器与跟网型并网系统构成的一个混联并网系统下各发电设备的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵合并后的一个总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵；φ为一个酉矩阵，U为一个严格的上三角矩阵，当特征矩阵为正规矩阵时，U等价于零矩阵，此时N＝1，N是约束条件下的最小正整数，I为摄动矩阵，λj为特征矩阵的第j个特征值。
需要说明的是，总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵相对于各个发电设备对应的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵，减少计算步骤以节省计算时间。例如，两个发电设备的2X2矩阵合并为一个总的4X4矩阵。
在得到矩阵特征根的临界变化范围后，需要根据正规化程度指标函数与临界变化范围的关系确定混联系统的目标函数的增益系数矩阵。可以理解的是，正规化程度指标函数作为目标函数，临界变化范围对应的函数作为约束条件，可以求取到增益系数矩阵的优化参数，即完成当前系统动态模型的建立。
由于增益系数矩阵是根据约束条件求得矩阵参数，再根据矩阵参数带入正规化程度指标函数中求得其目标函数，其目标函数对应的待增益系数矩阵就是优化得到的增益系数矩阵。
再将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器中以便于对混联系统进行抑制。优化附加阻尼控制器的增益参数矩阵，使得附加控制器后的系统矩阵表现为正规矩阵，从而实现闭环系统达到预期阻尼的同时，系统多设备交互作用最小，本实施例给出最优的附加阻尼控制器参数(增益系数矩阵)，可以有效解决混联系统小干扰失稳问题，有效抑制混联系统多设备交互作用，提高系统小干扰稳定性。
本发明实施例提供的一种混联系统的抑制振荡方法，包括：获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，直连矩阵反应输入矩阵对输出矩阵的直接作用；调用混联系统的系统动态模型以输入矩阵参数，获取系统动态模型的输出参数作为混联系统的目标函数的增益系数矩阵；将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制。该方法的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，系统动态模型的正规化程度指标函数相对于现有的正规化程度指标函数，加入了直连矩阵，其直连矩阵反应了输入矩阵和输出矩阵的直接作用，对混联系统的响应特性影响较大，以输出的响应速度较快。同时，通过根式函数，其收敛较快，从而提高运算速度，通过得到正规程度指标函数和矩阵特征根的临界变化范围，再根据两者分别作为目标函数以及约束条件确定系统动态模型的输出参数(目标函数的增益系数矩阵)，使得附加阻尼控制器的系统矩阵表现为正规矩阵，从而实现闭环系统达到预期阻尼的同时，提高收敛效率和运算效率以实现抑制系统的振荡的效率提高。
在上述实施例的基础上，混联系统的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，包括：
将临界变化范围进行处理得到系统动态模型的约束条件；
根据约束条件对待增益系数矩阵进行处理以得到目标增益系数矩阵；
根据目标增益系数矩阵对正规化程度指标函数进行最小化处理得到目标函数；
获取目标函数内对应的目标增益系数矩阵作为增益系数矩阵以确定系数动态模型。
具体地，将临界变化范围进行处理得到约束条件，其约束条件具体为：
其中，X＝max{φ,φ1/N}，φ为一个酉矩阵，N是约束条件下的最小正整数；ε、η为约束区域边界的右边界和左边界，λj为特征矩阵的第j个特征值，σ表示取特征值λj的实部，K表示增益系数矩阵，A、B、C、D分别代表构网型变流器与跟网型并网系统构成的一个混联并网系统下各发电设备的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵合并后的一个总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵。
根据约束条件对待增益系数矩阵进行处理得到目标增益系数矩阵，可以理解的是，根据约束条件求得在当前约束条件下的待增益系数作为目标增益系数矩阵，对于该目标增益系数矩阵的数量可以为多个，进而根据多个目标增益系数矩阵带入正规化程度指标函数进行最小化处理得到目标函数，目标函数具体为：
具体地，就是将多个目标增益系数矩阵K带入正规化程度指标函数，求取对应的多个正规化程度指标，在多个正规化程度指标内找到最小的正规化程度指标作为目标函数，其目标函数对应的目标增益系数矩阵作为增益系数矩阵。S为正规化程度指标，A、B、C、D分别代表构网型变流器与跟网型并网系统构成的一个混联并网系统下各发电设备的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵合并后的一个总的状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵，K为附加阻尼控制的增益系数矩阵，n为闭环系统矩阵的阶数，λjλi表示状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵和直连矩阵的第j个特征值。
对于目标函数的确定，可以根据不同的路径算法确定，在此不做限定，可以根据实际情况设定，作为一种实施例，根据目标增益系数矩阵对正规化程度指标函数进行最小化处理得到目标函数，包括：
基于粒子群算法，根据目标增益系数矩阵对正规化程度指标函数进行最小化处理得到目标函数。
具体地，粒子群算法属于群智能算法的一种，是通过模拟鸟群捕食行为设计的。假设区域里就只有一块食物(即通常优化问题中所说的最优解)，鸟群的任务是找到这个食物源。鸟群在整个搜寻的过程中，通过相互传递各自的信息，让其他的鸟知道自己的位置，通过这样的协作，来判断自己找到的是不是最优解，同时也将最优解的信息传递给整个鸟群，最终，整个鸟群都能聚集在食物源周围。
在本实施例中，通过约束条件可以得到待增益系数矩阵的取值范围，在该取值范围内选取目标增益系数矩阵，将各目标增益系数矩阵带入正规化程度指标函数，通过粒子群算法可以求取对应的正规化程度指标，根据各正规化程度指标选取最小的正规化程度指标作为目标函数。
本实施例提供的根据正规化程度指标函数与临界变化范围的关系确定混联系统的目标函数的增益系数矩阵的确定过程，给出最优的附加阻尼控制器参数(增益系数矩阵)，可以有效解决混联系统小干扰失稳问题，有效抑制混联系统多设备交互作用，提高系统小干扰稳定性。
在上述实施例的基础上，步骤S13中的将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制，包括：
获取附加阻尼控制器的传递函数和混联系统内各发电设备的内电势角频率与电网角频率差量；
将增益系统矩阵、各内电势角频率和各电网角频率差量带入传递函数；
将传递函数的输出参数叠加在各发电设备的无功功率给定完成混联系统的抑制。
具体地，将增益系数矩阵带入附加阻尼控制器中，将混联系统各设备内电势角频率与电网角频率差量输入至附加阻尼控制器中，其对应的输出进一步叠加在各设备的无功功率给定。
作为一种实施例，附加阻尼控制器的传递函数基于超前滞后环节函数确定。
可以理解的是，附加阻尼控制器的传递函数采用超前滞后环节，其通用的表达式为：
其中，Tpss(s)为附加阻尼控制器的传递函数，Kpss为控制器的增益系数，T1、T2、T3和T4分别为控制器的时间常数，s为复频域传递函数的微分算子。
在本实施例中，为了节省运算量，更好抑制振荡，由通用的超前滞后环节转变为改良的超前滞后环节，也就是T2＝T4，T1＝T3，具体公式如下：
其中，T(s)为附加阻尼控制器的传递函数，K为控制器的增益系数，T1和T2分别为控制器的时间常数，s为复频域传递函数的微分算子。
需要说明的是，两个公式中的增益函数、时间常数和微分算子对应的具体值可以相同也可以不同，可以根据实际情况设定即可。
传统电力系统通常依靠电力系统稳定器进行稳定调节，该装置基于角频率偏差或者有功功率偏差，通过传递函数反馈到励磁环路作为附加励磁信号。等效与在系统中引入额外的阻尼扭矩以满足系统对稳定性要求。
本实施例提供的将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制的过程，通过将附加阻尼控制后系统状态矩阵表现为正规矩阵，使得闭环系统达到预期阻尼的同时，系统多设备交互作用最小。
图2为本发明实施例提供的一种附加控制前后有功控制振荡模式参与因子的示意图，如图2所示，混联系统未采用附加控制时，此时有功控制环的振荡模式不仅受到自身控制环的影响，还受到构网型设备电压环变量的影响。当混联系统采用所提基于正规矩阵控制策略时，构网型设备相关状态变量参与程度因子总和显著减小，表明所提控制策略可以有效抑制混联系统中各控制环节的交互作用，从而达到提升系统阻尼的目的，图2中的Δx1表示第1台跟网型设备的状态变量，Δx2表示第2台跟网型设备的状态变量，ΔΦrq3表示第3台跟网型设备的转子磁链q轴分量的变化量，ΔΦrd3表示第3台跟网型设备的转子磁链d轴分量的变化量，Δx3表示第3台跟网型设备的状态变量，ΔVd表示构网型设备的输出电压d轴分量的变化量，ΔVq表示构网型设备的输出电压q轴分量的变化量。
图3为本发明实施例提供的一种附加阻尼控制器的系统输出有功功率和无功功率仿真波形图，图4为本发明实施例提供的一种附加阻尼控制器的系统输出电磁转矩仿真波形图，如图3、图4所示，系统运行在1.1s时，将所提的附加控制结构投入系统，混联系统输出有功和无功功率振荡逐渐衰减，仿真验证了所提控制策略的有效性。
上述详细描述了混联系统的抑制振荡方法对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开与上述方法对应的混联系统的抑制振荡装置，图5为本发明实施例提供的一种混联系统的抑制振荡装置的结构图。如图5所示，混联系统的抑制振荡装置包括：
获取模块11，用于获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，直连矩阵反应输入矩阵对输出矩阵的直接作用；
调用模块12，用于调用混联系统的系统动态模型以输入矩阵参数，并获取系统动态模型的输出参数作为混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
抑制模块13，用于将增益系数矩阵带入混联系统的附加阻尼控制器以完成混联系统的抑制；
其中，混联系统的系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，正规化程度指标函数由矩阵参数确定，且为根数函数，临界变化范围是在正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
由于装置部分的实施例与上述的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参照上述方法部分的实施例描述，在此不再赘述。
对于本发明提供的一种混联系统的抑制振荡装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述混联系统的抑制振荡方法相同的有益效果。
图6为本发明实施例提供的另一种混联系统的抑制振荡装置的结构图，如图6所示，该装置包括：
存储器21，用于存储计算机程序；
处理器22，用于执行计算机程序时实现混联系统的抑制振荡方法的步骤。
本实施例提供的混联系统的抑制振荡装置可以包括但不限于平板电脑、笔记本电脑或者台式电脑等。
其中，处理器22可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器22可以采用数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器22也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器22可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器22还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器21可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器21还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。本实施例中，存储器21至少用于存储以下计算机程序211，其中，该计算机程序被处理器22加载并执行之后，能够实现前述任一实施例公开的混联系统的抑制振荡方法的相关步骤。另外，存储器21所存储的资源还可以包括操作系统212和数据213等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。其中，操作系统212可以包括Windows、Unix、Linux等。数据213可以包括但不限于混联系统的抑制振荡方法所涉及到的数据等等。
在一些实施例中，混联系统的抑制振荡装置还可包括有显示屏23、输入输出接口24、通信接口25、电源26以及通信总线27。
领域技术人员可以理解，图6中示出的结构并不构成对混联系统的抑制振荡装置的限定，可以包括比图示更多或更少的组件。
处理器22通过调用存储于存储器21中的指令以实现上述任一实施例所提供的混联系统的抑制振荡方法。
对于本发明提供的一种混联系统的抑制振荡装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述混联系统的抑制振荡方法相同的有益效果。
进一步的，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器22执行时实现如上述混联系统的抑制振荡方法的步骤。
可以理解的是，如果上述实施例中的方法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，执行本发明各个实施例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(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
对于本发明提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述，其具有上述混联系统的抑制振荡方法相同的有益效果。
以上对本发明所提供的一种混联系统的抑制振荡方法、混联系统的抑制振荡装置及介质进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，包括：
获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，所述矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，所述直连矩阵反应所述输入矩阵对所述输出矩阵的直接作用；
调用所述混联系统的系统动态模型以输入所述矩阵参数，并获取所述系统动态模型的输出参数作为所述混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制；
其中，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定；所述正规化程度指标函数由所述矩阵参数确定，且为根数函数；所述临界变化范围是在所述正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
2.根据权利要求1所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述正规化程度指标函数的确定过程，包括：
获取所述附加阻尼矩阵的待增益系数矩阵；
确定F范数为2范数；
根据所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵、所述直连矩阵、所述2范数和所述待增益系数矩阵的关系确定所述混联系统的正规化程度指标函数。
3.根据权利要求2所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述矩阵特征根的所述临界变化范围的确定过程，包括：
获取所述混联系统下的内部控制结构对应的各所述发电设备的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵；
将各所述发电设备的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵合并为一个总的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵；
将所述总的所述状态矩阵、所述输入矩阵、所述输出矩阵和所述直连矩阵作为特征矩阵；
对所述特征矩阵进行特征值分析以得到所述特征矩阵的矩阵特征根；
获取所述混联系统的摄动矩阵、约束区域边界的左边界和右边界；
根据所述摄动矩阵、所述左边界和所述右边界对所述矩阵特征根进行摄动以得到所述临界变化范围。
4.根据权利要求2或3所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，包括：
将所述临界变化范围进行处理得到所述系统动态模型的约束条件；
根据所述约束条件对所述待增益系数矩阵进行处理以得到目标增益系数矩阵；
根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数；
获取所述目标函数内对应的所述目标增益系数矩阵作为所述增益系数矩阵以确定所述系数动态模型。
5.根据权利要求4所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数，包括：
基于粒子群算法，根据所述目标增益系数矩阵对所述正规化程度指标函数进行最小化处理得到所述目标函数。
6.根据权利要求5所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制，包括：
获取所述附加阻尼控制器的传递函数和所述混联系统内各所述发电设备的内电势角频率与电网角频率差量；
将所述增益系统矩阵、各所述内电势角频率和各所述电网角频率差量带入所述传递函数；
将所述传递函数的输出参数叠加在各所述发电设备的无功功率给定完成所述混联系统的抑制。
7.根据权利要求6所述的混联系统的抑制振荡方法，其特征在于，所述附加阻尼控制器的所述传递函数基于超前滞后环节函数确定。
8.一种混联系统的抑制振荡装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取新能源设备混联系统对应的各发电设备的矩阵参数，其中，所述矩阵参数包括输入矩阵、输出矩阵、状态矩阵和直连矩阵，所述直连矩阵反应所述输入矩阵对所述输出矩阵的直接作用；
调用模块，用于调用所述混联系统的系统动态模型以输入所述矩阵参数，并获取所述系统动态模型的输出参数作为所述混联系统的目标函数的增益系数矩阵；
抑制模块，用于将所述增益系数矩阵带入所述混联系统的附加阻尼控制器以完成所述混联系统的抑制；
其中，所述混联系统的所述系统动态模型由正规化程度指标函数与矩阵特征根的临界变化范围的关系确定，所述正规化程度指标函数由所述矩阵参数确定，且为根数函数，所述临界变化范围是在所述正规化程度指标函数受摄动影响后得到的变化范围。
9.一种混联系统的抑制振荡装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的混联系统的抑制振荡方法的步骤。
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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的混联系统的抑制振荡方法的步骤。
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