本發(fā)明屬于電力電子，涉及一種并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法。
背景技術：
1、隨著可再生能源在電力系統(tǒng)中占比日益增加，并網(wǎng)逆變器作為連接分布式發(fā)電單元與電網(wǎng)的關鍵設備，其穩(wěn)定性至關重要。然而，電網(wǎng)阻抗的不確定性以及重復控制自身的高系統(tǒng)階數(shù)特性，給傳統(tǒng)的基于奈奎斯特準則的阻抗穩(wěn)定性分析方法帶來挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有技術中，雖有多種針對逆變器穩(wěn)定性的研究，但對于含重復控制的并網(wǎng)逆變器，仍缺乏一種能有效結(jié)合重復控制特性與電網(wǎng)阻抗變化、準確判斷全頻帶穩(wěn)定性的完善方案，致使逆變器在實際運行中可能出現(xiàn)電流諧波增大、穩(wěn)定性降低等問題，影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行與電能質(zhì)量。
技術實現(xiàn)思路
1、1.所要解決的技術問題：
2、現(xiàn)有技術中，對于含重復控制的并網(wǎng)逆變器，仍缺乏一種能有效結(jié)合重復控制特性與電網(wǎng)阻抗變化、準確判斷全頻帶穩(wěn)定性的完善方案，致使逆變器在實際運行中可能出現(xiàn)電流諧波增大、穩(wěn)定性降低等問題。
3、2.技術方案：
4、為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：具體步驟如下：
5、步驟1：建立包含重復控制的并網(wǎng)逆變器連續(xù)域等效模型。
6、步驟2：基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的等效電路模型與穩(wěn)定性條件。
7、步驟3：基于小增益定理，針對性分離重復控制的內(nèi)模，構(gòu)造重復控制小增益定理穩(wěn)定等效系統(tǒng)。
8、步驟4：基于頻域分析法，在全頻率區(qū)間分析重復控制并網(wǎng)逆變器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。
9、在步驟1中，建立包含重復控制的并網(wǎng)逆變器連續(xù)域等效模型，包括：
10、步驟21：構(gòu)建三相l(xiāng)cl型并網(wǎng)逆變器的連續(xù)域等效模型，所述重復控制并網(wǎng)逆變器采用三相l(xiāng)cl全橋變流器的結(jié)構(gòu)。
11、步驟22：所述重復控制并網(wǎng)逆變器等效模型為連續(xù)域模型，使用具有kc增益的電容電流反饋有源阻尼，控制器gc(s)是由插入式重復控制和pi控制器組成的電流調(diào)節(jié)器，gc(s)表示為：
12、
13、其中重復控制與一個單元段并行地插入到系統(tǒng)中，q(s)和構(gòu)成重復控制的內(nèi)模，n＝fs/fg，fs＝1/ts，fg為電網(wǎng)頻率，s(s)為線性相補償器，用于補償重復控制的頻率特性。
14、步驟23：所述模型經(jīng)過等效變換所得到的等效連續(xù)域受控對象p(s)，其表達式為：
15、
16、在步驟2中，基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的等效電路模型中，網(wǎng)電流ig(s)表示為：
17、
18、其中，zo(s)表示含重復控制的逆變器輸出阻抗，zg表示電網(wǎng)阻抗，zg＝jωlg，upcc為公共點電壓，is(s)為直流電源。
19、基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性條件判據(jù)為：并網(wǎng)逆變器在強電網(wǎng)下穩(wěn)定和系統(tǒng)gw(s)穩(wěn)定，當zg＝0時，并網(wǎng)逆變器在強電網(wǎng)下穩(wěn)定，因此is(s)-ug(s)/zo(s)是穩(wěn)定的；為了gw(s)穩(wěn)定，所述的系統(tǒng)gw(s)可以表示為兩個因子相乘的形式，其表達式為：
20、
21、其中電網(wǎng)阻抗zg＝jωlg，t1(s)＝gm(s)gf(s)gpi(s)，t2(s)＝gf(s)。
22、所述的重復控制小增益穩(wěn)定等效系統(tǒng)是通過分解gw(s)得到，引入小增益定理對重復控制內(nèi)模進行針對性分離，得到重復控制逆變器穩(wěn)定性判別式w(s)，當w(s)的幅值在全頻段小于1則系統(tǒng)穩(wěn)定，其具體表達式為：
23、
24、其中t1(s)＝gm(s)gf(s)gpi(s)，t2(s)＝gf(s)。
25、在步驟4中，基于頻域分析法，求解|w(s)|<1不等式，得到表示電網(wǎng)阻抗的全頻帶lg分析弱電網(wǎng)下系統(tǒng)在全頻帶中的穩(wěn)定情況，包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式為：
26、
27、所述的包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式二次項系數(shù)為：
28、a＝[1-|q(s)|2]|t2(s)|2ω2
29、其中，ω是角頻率，|q(s)|表示重復控制內(nèi)模中低通濾波器的幅頻特性。
30、所述的包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式一次項系數(shù)為：
31、
32、所述的包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式常數(shù)項系數(shù)為：
33、c＝|1+t1(s)|2-|q(s)|2|1+t1(s)-t1(s)s(s)|2。
34、lg<root1min或者lg>root2max，其中，root表示系統(tǒng)在全頻段每個頻率點上的根，root1min為二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式的根1的最小根，root2max為二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式的根2的最大根。
35、所述所述
36、3.有益效果：
37、本發(fā)明首先建立包含重復控制的并網(wǎng)逆變器連續(xù)域等效模型；基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的等效電路模型與穩(wěn)定性條件；然后基于小增益定理，針對性分離重復控制的內(nèi)模，構(gòu)造重復控制小增益定理穩(wěn)定等效系統(tǒng)；最后基于頻域分析法，在全頻率區(qū)間分析重復控制并網(wǎng)逆變器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性。本發(fā)明解決了由于重復控制高系統(tǒng)階數(shù)特性導致逆變器阻抗穩(wěn)定性分析方法失效的問題，為分析弱電網(wǎng)下的重復控制逆變器穩(wěn)定性提供了新思路，可有效用于實際系統(tǒng)的分析。
1.一種并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：具體步驟如下：
2.如權利要求1所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：在步驟1中，建立包含重復控制的并網(wǎng)逆變器連續(xù)域等效模型，包括：
3.如權利要求1所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：在步驟2中，基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的等效電路模型中，網(wǎng)電流ig(s)表示為：
4.如權利要求3所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：基于控制框圖等效變換得到包含重復控制的逆變器在弱電網(wǎng)下的穩(wěn)定性條件判據(jù)為：并網(wǎng)逆變器在強電網(wǎng)下穩(wěn)定和系統(tǒng)gw(s)穩(wěn)定，當zg＝0時，并網(wǎng)逆變器在強電網(wǎng)下穩(wěn)定，因此is(s)-ug(s)/zo(s)是穩(wěn)定的；為了gw(s)穩(wěn)定，所述的系統(tǒng)gw(s)可以表示為兩個因子相乘的形式，其表達式為：
5.如權利要求4所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述的重復控制小增益穩(wěn)定等效系統(tǒng)是通過分解gw(s)得到，引入小增益定理對重復控制內(nèi)模進行針對性分離，得到重復控制逆變器穩(wěn)定性判別式w(s)，當w(s)的幅值在全頻段小于1則系統(tǒng)穩(wěn)定，其具體表達式為：
6.如權利要求5所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：在步驟4中，基于頻域分析法，求解|w(s)|<1不等式，得到表示電網(wǎng)阻抗的全頻帶lg分析弱電網(wǎng)下系統(tǒng)在全頻帶中的穩(wěn)定情況，包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式為：
7.如權利要求6所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述的包含lg的二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式二次項系數(shù)為：
8.如權利要求6所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其其特征在于：lg<root1min或者lg>root2max，其中，root表示系統(tǒng)在全頻段每個頻率點上的根，root1min為二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式的根1的最小根，root2max為二次函數(shù)穩(wěn)定性特征表達式的根2的最大根。
9.如權利要求8所述的并網(wǎng)逆變器的重復控制阻抗穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述所述