CN117595303A - 一种宽频振荡抑制方法、装置、设备以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽频振荡抑制方法、装置、设备以及存储介质，所述方法包括：根据新能源机组并入电网的控制结构，构建网侧换流器控制模型；将网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；将小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；构建电流内环对应的MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；对目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。通过本发明可以找到有效抑制宽频振荡的控制方案，保障电网稳定运行，提高线路输送能力。
Description
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种宽频振荡抑制方法、装置、设备以及存储介质。
背景技术
随着“双碳”目标的不断推进，以风电为代表的新能源机组大规模并网。由于远距离大容量输电，电网往往呈弱电网特性，弱电网送出系统的等值电抗较大，导致网侧换流器与弱电网交互引发系统的失稳问题。因为风电并网系统中电气系统与控制系统交互情况复杂，各控制环节会引起系统的振荡，从而导致电力系统出现宽频带振荡事故，降低电能质量，破坏电力设备的安全，影响电网的稳定运行。
发明内容
本发明提供了一种宽频振荡抑制方法、装置、设备以及存储介质，以解决现有新能源机组并入电网时，电力系统会出现宽频带振荡，从而降低电能质量，破坏电力设备的安全，影响电网稳定运行的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种宽频振荡抑制方法，包括：
根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
作为优选方案，所述网侧换流器控制模型，包括：
直流电容环节动态方程：
网侧交流线路电压方程：
网侧换流器电压控制方程：
锁相环控制方程：
其中，Cdc为网侧换流器的直流电容值，Udc为网侧换流器的直流电容电压，Ps为网侧换流器的机侧传输功率，Pg为网侧换流器的输出功率，igd和igq分别为网侧换流器输出电流的d轴分量和q轴分量，ugtd和ugtq分别为网侧换流器输出电压的d轴分量和q轴分量，x1、x2和x3为引入的中间变量，分别为网侧d轴直流电压外环积分环节的输出、网侧d轴电流内环积分环节输出，以及网侧q轴电流内环积分环节的输出，和/>分别为各变量对时间的导数，Lg和Rg分别为网侧滤波电阻和电感，wg为同步角频率，/>为直流电压参考值，igdref和igqref分别为d轴电流内环参考值和q轴电流内环参考值，ugtdref和ugqref分别为网侧换流器出口d轴电压参考值和q轴电压参考值，kpdc和kidc为网侧电压外环PI控制参数，kpi和kii为网侧电流内环PI控制参数，xPLL为锁相环积分环节的输出，kppll和kipll为锁相环的PI控制参数，ugd和ugq分别为并网点电压d轴分量和q轴分量，θPLL为锁相环的锁相角，/>和/>分别为锁相环积分环节的输出量对时间的导数，以及锁相环输出的锁相角对时间的导数。
作为优选方案，所述小信号状态空间模型，包括：
其中，Δx为状态变量，Δx对应的输入变量为Δu，Δx＝[Δx1，Δx2，Δx3，ΔUdc，Δigd，Δigq，ΔxPLL，ΔθPLL]，Δ表示各变量的小信号量，为Δx对时间的导数，A为状态矩阵；
其中，状态矩阵A为：
作为优选方案，所述传递函数模型，包括：
Δy＝Y(s)Δu
其中，Δy为输出变量，Δu为输入变量，Y(s)为系统传递函数，Y(s)＝(sI-A)-1，I为一8阶单位矩阵。
作为优选方案，所述根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构，包括：
根据所述系统传递函数，分析得到系统的频域特性；
获取所述系统传递函数的波特图，根据系统的频域特性以及所述波特图得到各控制结构对系统幅频特性的影响程度，继而根据各控制结构对系统幅频特性的影响程度，得到电网宽频振荡的主导控制结构。
作为优选方案，所述构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，包括：
构建网侧电流环状态方程；
将电流量作为方程的输出量，对所述网侧电流环状态方程进行变换，变换得到网侧电流环变换方程；
对所述网侧电流环变换方程中下一时刻的电流进行离散化，得到网侧电流环离散化方程；
根据系统的计算延时，构建所述计算延时对应的补偿电流方程；
根据所述网侧电流环离散化方程以及所述补偿电流方程，构建所述主导控制结构对应的MPC优化控制方程；
其中，所述网侧电流环状态方程为：
所述网侧电流环变换方程为：
所述网侧电流环离散化方程为：
所述补偿电流方程为：
所述MPC优化控制方程为：
其中，T为系统的一个控制周期。
作为优选方案，所述根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数，包括：
根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建电流内环的目标函数；
根据直流电压环的实际电压值和参考电压值，对电流内环的目标函数进行优化，构建系统目标函数；
其中，所述电流内环的目标函数为：
f＝|igdref-igd|+|igq|
所述系统目标函数为：
g＝λ(|igdref-igd|+|igq|)+μ|Udcref-Udc|
其中，λ为电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值的权重系数，μ为直流电压环的实际电压值和参考电压值之间的差值的权重系数，且λ+μ＝1。
在上述实施例的基础上，本发明另一实施例提供了一种宽频振荡抑制装置，包括：网侧换流器控制模型构建模块、小信号状态空间模型构建模块、主导控制结构分析模块、开关控制目标函数构建模块以及开关控制方案求解模块；
所述网侧换流器控制模型构建模块，用于根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
所述小信号状态空间模型构建模块，用于将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
所述主导控制结构分析模块，用于将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
所述目标函数构建模块，用于构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
所述目标函数求解模块，用于对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种电子设备，所述设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的宽频振荡抑制方法。
在上述实施例的基础上，本发明又一实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的宽频振荡抑制方法。
相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：
在本发明中，根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
通过本发明，可以找出引起电网宽频振荡的主导控制结构，即电流内环，然后针对电流内环主导的振荡失稳，以模型预测控制(MPC)代替传统的PI控制器，构建电流内环对应的MPC优化控制方案。然后根据所述MPC优化控制方程，以电流内环电流差值最小为目标，构建一目标函数，通过对所述目标函数进行求解，即可得到有效抑制宽频振荡的控制方案。本发明通过对风电并网宽频振荡问题进行分析，设计MPC优化控制方案，最终找到有效抑制宽频振荡的控制方案，可以保障电网稳定运行，提高线路输送能力。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种宽频振荡抑制方法的流程示意图；
图2是本发明的新能源机组的电气及控制结构的示意图；
图3是本发明的MPC控制结构的示意图；
图4是宽频振荡抑制的波形图；
图5是本发明一实施例提供的一种宽频振荡抑制装置的结构示意图。
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作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。
实施例一
请参照图1，为本发明一实施例提供的一种宽频振荡抑制方法的流程示意图，包括如下具体步骤：
S1、根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
优选的，所述网侧换流器控制模型，包括：
直流电容环节动态方程：
网侧交流线路电压方程：
网侧换流器电压控制方程：
锁相环控制方程：
其中，Cdc为网侧换流器的直流电容值，Udc为网侧换流器的直流电容电压，Ps为网侧换流器的机侧传输功率，Pg为网侧换流器的输出功率，igd和igq分别为网侧换流器输出电流的d轴分量和q轴分量，ugtd和ugtq分别为网侧换流器输出电压的d轴分量和q轴分量，x1、x2和x3为引入的中间变量，分别为网侧d轴直流电压外环积分环节的输出、网侧d轴电流内环积分环节输出，以及网侧q轴电流内环积分环节的输出，和/>分别为各变量对时间的导数，Lg和Rg分别为网侧滤波电阻和电感，wg为同步角频率，/>为直流电压参考值，igdref和igqref分别为d轴电流内环参考值和q轴电流内环参考值，ugtdref和ugqref分别为网侧换流器出口d轴电压参考值和q轴电压参考值，kpdc和kidc为网侧电压外环PI控制参数，kpi和kii为网侧电流内环PI控制参数，xPLL为锁相环积分环节的输出，kppll和kipll为锁相环的PI控制参数，ugd和ugq分别为并网点电压d轴分量和q轴分量，θPLL为锁相环的锁相角，/>和/>分别为锁相环积分环节的输出量对时间的导数，以及锁相环输出的锁相角对时间的导数。
由于远距离大容量输电，电网往往呈弱电网特性，弱电网送出系统的等值电抗较大，导致网侧换流器与弱电网交互引发系统的失稳问题。但是风电并网系统电气系统与控制系统交互情况复杂，因此亟需合适的求解模型，同时各控制环节会引起系统的振荡，需要设计新型的控制方法，以抑制新能源系统的振荡失稳，保证风电并网系统的稳定运行。
请参照图2，为本发明的新能源机组的电气及控制结构示意图，新能源机组并网设备以网侧换流器为主，由于直流电容的解耦作用，新能源风电机组并入弱电网的稳定性主要与网侧换流器有关，因此可将机侧等效为功率源，根据网侧换流器的电气及控制系统方程，构建如下的网侧换流器控制模型：
直流电容环节动态方程：
网侧交流线路电压方程：
网侧换流器电压控制方程：
锁相环控制方程：
其中，Cdc为网侧换流器的直流电容值；Udc为网侧换流器的直流电容电压；Ps为网侧换流器的机侧传输功率，Pg为网侧换流器的输出功率；igd和igq分别为网侧换流器输出电流的dq轴分量，ugtd和ugtq分别为网侧换流器输出电压的dq轴分量；x1、x2、x3为引入的中间变量，分别为网侧d轴直流电压外环积分环节的输出、网侧d轴电流内环积分环节输出、网侧q轴电流内环积分环节的输出，分别为各变量对时间的导数；Lg和Rg分别为网侧滤波电阻和电感；wg为同步角频率；/>为直流电压参考值，igdref、igqref分别为dq轴电流内环参考值，ugtdref和ugqref分别为网侧换流器出口d轴电压参考值和q轴电压参考值；kpdc、kidc为网侧电压外环PI控制参数；kpi、kii为网侧电流内环PI控制参数；xPLL为锁相环积分环节的输出，kppll、kipll为锁相环的PI控制参数，ugd、ugq分别为并网点电压dq轴分量，θPLL为锁相环的锁相角，/>分别为锁相环积分环节的输出量对时间的导数、锁相环输出的锁相角对时间的导数。
S2、将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
优选的，所述小信号状态空间模型，包括：
其中，Δx为状态变量，Δx对应的输入变量为Δu，Δx＝[Δx1，Δx2，Δx3，ΔUdc，Δigd，Δigq，ΔxPLL，ΔθPLL]，Δ表示各变量的小信号量，为Δx对时间的导数，A为状态矩阵；
其中，状态矩阵A为：
所述网侧换流器控制模型为数学方程，对其进行线性化，转化为系统的线性化状态空间模型，即小信号状态空间模型：
其中，Δx为状态变量，Δu为输入变量，A为状态矩阵，Δx＝[Δx1，Δx2，Δx3，ΔUdc，Δigd，Δigq，ΔxPLL，ΔθPLL]，Δ表示各变量的小信号量，为Δx对时间的导数。
状态矩阵A的具体表达式为：
其中，矩阵A中下标为0的变量表示对应变量的稳态值。
S3、将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
优选的，所述传递函数模型，包括：
Δy＝Y(s)Δu
其中，Δy为输出变量，Δu为输入变量，Y(s)为系统传递函数，Y(s)＝(sI-A)-1，I为一8阶单位矩阵。
优选的，所述根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构，包括：根据所述系统传递函数，分析得到系统的频域特性；获取所述系统传递函数的波特图，根据系统的频域特性以及所述波特图得到各控制结构对系统幅频特性的影响程度，继而根据各控制结构对系统幅频特性的影响程度，得到电网宽频振荡的主导控制结构。
构建小信号状态空间模型之后，再构建风机并网系统传递函数模型，将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型：
Δy＝Y(s)Δu
其中Δy为输出变量，Δu为输入变量，Y(s)为系统传递函数，Y(s)＝(sI-A)-1，I为8阶单位矩阵。
可根据Y(s)分析系统的频域特性，再通过Y(s)的波特图分析各参数对系统幅频特性的影响，探索宽频振荡的主导环节。所述传递函数表明，新能源并入弱交流系统引起的振荡主要与电流内环有关，即宽频振荡的主导环节为电流内环。
S4、构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
优选的，所述构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，包括：构建网侧电流环状态方程；将电流量作为方程的输出量，对所述网侧电流环状态方程进行变换，变换得到网侧电流环变换方程；对所述网侧电流环变换方程中下一时刻的电流进行离散化，得到网侧电流环离散化方程；根据系统的计算延时，构建所述计算延时对应的补偿电流方程；根据所述网侧电流环离散化方程以及所述补偿电流方程，构建所述主导控制结构对应的MPC优化控制方程；
其中，所述网侧电流环状态方程为：
所述网侧电流环变换方程为：
所述网侧电流环离散化方程为：
所述补偿电流方程为：
所述MPC优化控制方程为：
其中，T为系统的一个控制周期。
请参照图3，为本发明的MPC控制结构的示意图，针对电流内环引起的宽频振荡问题，本发明采用新型控制结构MPC来加以抑制。模型预测控制Model Predictive control(MPC)是一种通过优化目标来优选输出变量的控制方法，回避了参数设计的复杂环节，输出变量通过实时的滚动优化算法获得，无需人工整定参数，因此考虑用MPC代替电流内环的PI环节，并构建MPC优化方案，具体包括：
网侧电流环状态方程：
将电流量作为输出量，变换上式可得：
根据上式，对方程进行离散化，下一时刻的电流id(k+1)和iq(k+1)可以使用欧拉离散化得到：
其中，T为一个控制周期。
此外，值得注意的是，由于预测控制系统的数字化实现模式，系统中存在计算延时，因此补偿计算延时是非常必要的，基于实测电流，可得到计算延时的补偿电流：
用补偿电流替换测量电流可得延时补偿修正后的电流为：
优选的，所述根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数，包括：根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建电流内环的目标函数；根据直流电压环的实际电压值和参考电压值，对电流内环的目标函数进行优化，构建系统目标函数；
其中，所述电流内环的目标函数为：
f＝|igdref-igd|+|igq|
所述系统目标函数为：
g＝λ(|igdref-igd|+|igq|)+μ|Udcref-Udc|
其中，λ为电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值的权重系数，μ为直流电压环的实际电压值和参考电压值之间的差值的权重系数，且λ+μ＝1。
在电网系统中采用的是两电平换流器，网侧换流器共有八种开关组合，通过开关矢量的优选得到最优的输出电压，MPC控制的目标函数为实际电流与参考电流的差值，而q轴电流环参考值为0，则目标函数为：
f＝|igdref-igd|+|igq|
选择合理的优化算法，根据目标函数求取最小值，选择最优的开关组合。
以电流环差值为目标函数，寻优开关器组合方案，但对外环的跟踪效果没有兼顾，进一步考虑直流电压环的寻优方案，具体如下：
在电流环准确跟踪的基础上，目标函数进一步考虑直流电压环的跟踪效果，消除参考值的波动，避免新能源并网系统振荡，目标函数优化为：
g＝λ(|igdref-igd|+|igq|)+μ|Udcref-Udc|
其中：λ和μ分别为电流环差值和电压环差值的权重系数，且λ+μ＝1。
S5、对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
对优化后的目标函数进行求解，根据目标函数取最小值，来选择最优的网侧换流器的开关控制组合方案，根据所述开关控制组合方案，新能源并网系统不再受电流环控制系统的影响，可以避免多时间尺度交互造成的系统失稳，有效抑制宽频振荡。
在一个具体的实施例中，采用以下表1中的直驱风机并网系统参数，来建立风机并入弱电网模型，A矩阵的主导特征值为3.05+j24.02。请参照图4，为宽频振荡抑制的波形图，并网电流波形如图4(a)所示，系统在1.8s左右振荡发散失稳；而采用MPC控制代替电流环，此时系统不受电流PI的影响，并网电流波形如图4(b)所示，此时系统保持稳定运行。
表1直驱风机并网系统参数
由此可见，本发明提供了一种宽频振荡抑制方法，通过本发明，可以找出引起电网宽频振荡的主导控制结构，即电流内环，然后针对电流内环主导的振荡失稳，以模型预测控制(MPC)代替传统的PI控制器，构建电流内环对应的MPC优化控制方案。然后根据所述MPC优化控制方程，以电流内环电流差值最小为目标，构建一目标函数，通过对所述目标函数进行求解，即可得到有效抑制宽频振荡的控制方案。本发明通过对风电并网宽频振荡问题进行分析，设计MPC优化控制方案，最终找到有效抑制宽频振荡的控制方案，可以保障电网稳定运行，提高线路输送能力。
实施例二
请参照图5，为本发明一实施例提供的一种宽频振荡抑制装置的结构示意图，该装置包括：网侧换流器控制模型构建模块、小信号状态空间模型构建模块、主导控制结构分析模块、开关控制目标函数构建模块以及开关控制方案求解模块；
所述网侧换流器控制模型构建模块，用于根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
所述小信号状态空间模型构建模块，用于将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
所述主导控制结构分析模块，用于将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
所述目标函数构建模块，用于构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
所述目标函数求解模块，用于对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
实施例三
相应地，本发明实施例提供了一种电子设备，所述设备包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的宽频振荡抑制方法。
所述电子设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述设备可包括但不仅限于，处理器、存储器。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个设备的各个部分。
实施例四
相应地，本发明实施例提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的宽频振荡抑制方法。
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种宽频振荡抑制方法，其特征在于，包括：
根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
2.如权利要求1所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述网侧换流器控制模型，包括：
直流电容环节动态方程：
网侧交流线路电压方程：
网侧换流器电压控制方程：
锁相环控制方程：
其中，Cdc为网侧换流器的直流电容值，Udc为网侧换流器的直流电容电压，Ps为网侧换流器的机侧传输功率，Pg为网侧换流器的输出功率，igd和igq分别为网侧换流器输出电流的d轴分量和q轴分量，ugtd和ugtq分别为网侧换流器输出电压的d轴分量和q轴分量，x1、x2和x3为引入的中间变量，分别为网侧d轴直流电压外环积分环节的输出、网侧d轴电流内环积分环节输出，以及网侧q轴电流内环积分环节的输出，和/>分别为各变量对时间的导数，Lg和Rg分别为网侧滤波电阻和电感，wg为同步角频率，/>为直流电压参考值，igdref和igqref分别为d轴电流内环参考值和q轴电流内环参考值，ugtdref和ugqref分别为网侧换流器出口d轴电压参考值和q轴电压参考值，kpdc和kidc为网侧电压外环PI控制参数，kpi和kii为网侧电流内环PI控制参数，xPLL为锁相环积分环节的输出，kppll和kipll为锁相环的PI控制参数，ugd和ugq分别为并网点电压d轴分量和q轴分量，θPLL为锁相环的锁相角，/>和/>分别为锁相环积分环节的输出量对时间的导数，以及锁相环输出的锁相角对时间的导数。
3.如权利要求1所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述小信号状态空间模型，包括：
其中，Δx为状态变量，Δx对应的输入变量为Δu，Δx＝[Δx1，Δx2，Δx3，ΔUdc，Δigd，Δigq，ΔxPLL，ΔθPLL]，Δ表示各变量的小信号量，为Δx对时间的导数，A为状态矩阵；
其中，状态矩阵A为：
4.如权利要求1所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述传递函数模型，包括：
Δy＝Y(s)Δu
其中，Δy为输出变量，Δu为输入变量，Y(s)为系统传递函数，Y(s)＝(sI-A)-1，I为一8阶单位矩阵。
5.如权利要求4所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构，包括：
根据所述系统传递函数，分析得到系统的频域特性；
获取所述系统传递函数的波特图，根据系统的频域特性以及所述波特图得到各控制结构对系统幅频特性的影响程度，继而根据各控制结构对系统幅频特性的影响程度，得到电网宽频振荡的主导控制结构。
6.如权利要求1所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，包括：
构建网侧电流环状态方程；
将电流量作为方程的输出量，对所述网侧电流环状态方程进行变换，变换得到网侧电流环变换方程；
对所述网侧电流环变换方程中下一时刻的电流进行离散化，得到网侧电流环离散化方程；
根据系统的计算延时，构建所述计算延时对应的补偿电流方程；
根据所述网侧电流环离散化方程以及所述补偿电流方程，构建所述主导控制结构对应的MPC优化控制方程；
其中，所述网侧电流环状态方程为：
所述网侧电流环变换方程为：
所述网侧电流环离散化方程为：
所述补偿电流方程为：
所述MPC优化控制方程为：
其中，T为系统的一个控制周期。
7.如权利要求6所述的宽频振荡抑制方法，其特征在于，所述根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数，包括：
根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建电流内环的目标函数；
根据直流电压环的实际电压值和参考电压值，对电流内环的目标函数进行优化，构建系统目标函数；
其中，所述电流内环的目标函数为：
f＝|igdref-igd|+|igq|
所述系统目标函数为：
g＝λ(|igdref-igd|+|igq|)+μ|Udcref-Udc|
其中，λ为电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值的权重系数，μ为直流电压环的实际电压值和参考电压值之间的差值的权重系数，且λ+μ＝1。
8.一种宽频振荡抑制装置，其特征在于，包括：网侧换流器控制模型构建模块、小信号状态空间模型构建模块、主导控制结构分析模块、开关控制目标函数构建模块以及开关控制方案求解模块；
所述网侧换流器控制模型构建模块，用于根据新能源机组并入电网的控制结构，构建对应的网侧换流器控制模型；其中，所述控制结构包括：直流电容、直流电压控制外环、电流内环、锁相环、滤波电路以及弱交流系统电路；
所述小信号状态空间模型构建模块，用于将所述网侧换流器控制模型进行线性化，生成一小信号状态空间模型；
所述主导控制结构分析模块，用于将所述小信号状态空间模型转化为对应的传递函数模型，继而根据所述传递函数模型分析得到引起电网宽频振荡的主导控制结构；其中，所述主导控制结构为电流内环；
所述目标函数构建模块，用于构建所述电流内环对应的MPC优化控制方程，根据所述MPC优化控制方程，以电流内环的实际电流值和参考电流值之间的差值最小为目标，构建一目标函数；
所述目标函数求解模块，用于对所述目标函数进行求解，并根据求解结果得到对应的网侧换流器开关控制方案。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的宽频振荡抑制方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的宽频振荡抑制方法。
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