本发明涉及新能源并网小信号建模，尤其涉及基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法。
背景技术：
1、现代电力系统中，越来越多的可再生能源通过逆变器并入电网，如风力发电和光伏发电。由于新能源的波动性和电网运行方式的多样化，并网逆变器工况呈现多变特点。并网逆变器的外导纳模型与工况密切相关，不同的外导纳特性与电网阻抗的交互作用可能产生不同的稳定性结果。因此，研究并网逆变器多工况外导纳模型构建方法对于电力系统的稳定性评估具有重要的理论意义和技术价值。
2、现有技术中，并网逆变器的多工况外导纳模型构建方法多基于白盒模型，即在逆变器及其控制器的结构与参数已知的前提下进行数学建模。然而，实际工程中，由于商业机密，生产厂商往往不会提供设备的结构与参数，因此并网逆变器呈现黑盒特征。另一方面，通过数据驱动的多工况建模方法需要大量测量数据，实现复杂，且缺乏理论依据，可解释性较差。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明提供了基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，不需要设备的结构和参数信息，同时降低使用大量测量数据的工作负担。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案，基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，包括：
4、确定待建模的工况范围并选定典型运行工况，运用频率扫描方法获得所选典型运行工况下并网逆变器的外导纳模型；在固定电流、电压的前提下对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理；运用非选定工况下插值得到的数据进一步插值获得整个工况范围内的逆变器模型。
5、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述运行工况包括逆变器出口电压u1和电流i1；典型运行工况的选择需要包含完整的运行工况范围，选定的同组工况需满足电压相同或电流相同，在符合预设频率标准的前提条件下，电压不变时，逆变器导纳模型与电流呈正比关系；电流不变时，导纳模型与电压呈单调关系。
6、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述外导纳模型包括，通过在并网逆变器端口叠加不同频率的小信号电压或电流，然后对响应电流或电压和输入电压或电流进行fft分析，得到的电流分量与电压分量之比为测量所得的逆变器导纳，通过测量信号得到并网逆变器外导纳yinv(s)的计算方法为：
7、
8、式中：ω为角频率，与拉普拉斯算子s对应，且s＝jω；ip1,1、ip2,1、up1,1、up2,1与ip1,2、ip2,2、up1,2、up2,2分别是第一、二组经fft提取的对应频率的电流电压信号。
9、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，在固定电流或电压的前提下对不同电压或电流工况下的外导纳模型进行插值处理得到新工况模型的理论依据描述如下：
10、逆变器主电路的数学模型表示为：
11、
12、其中，ud、uq、id和iq分别是并网点的电压和电流dq分量；udc是直流母线电压；ω1是工频角频率；dd和dq分别表示d轴和q轴的占空比；
13、电路的线性化模型为：
14、(ls+jω1l)δidq＝δddqudc-δudq
15、其中，下标dq表示复矢量，即xdq＝xd+jxq，x为对应状态量。
16、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，对于逆变器控制器，由于锁相环和电流环为基本控制环节，计及影响，将控制电路的小信号模型表示为：
17、
18、其中，gc(s)是电流内环的传递函数；ucr是逆变器的载波幅值；δθpll(s)是锁相环输出的相角小扰动量，表示为：
19、
20、其中，tpll(s)是锁相环的传递函数。
21、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，引入idq＝i1且ddq＝(u1+jω1li1)/udc，得到如下公式：
22、a(s)δidq(s)＝b1(s)δudq(s)
23、
24、其中，具体展开为：
25、
26、其中，u1和i1分别表示逆变器出口电压和电流；l为逆变器的滤波电感；kd为电流内环的前馈解耦系数；其余符号已在前文定义。
27、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理还包括，通过整理可得并网逆变器的外导纳矩阵元素为：
28、
29、对于并网逆变器，当频率一定时，具体公式如下：
30、
31、其中，为逆变器外导纳模型矩阵的元素，是工况u1和i1的函数；a、b、c、d和e均为常数；
32、在固定电压或电流的前提下对不同的电流或电压下的外导纳模型进行插值处理。
33、作为本发明所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的一种优选方案，其中：所述进一步插值包括，获得的逆变器导纳模型工况与选定的工况之一相同，即电压或电流相同，通过进一步插值获得电压和电流均不同于选定工况的逆变器导纳，完成完整工况范围内并网逆变器的外导纳建模。
34、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的步骤。
35、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，所述计算机程序被处理器执行时实现基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法的步骤。
36、本发明的有益效果：1)适用于含有黑盒控制器的并网逆变器建模。本发明首先通过频率扫描获取典型工况下的外导纳模型，然后通过插值算法得到多工况下逆变器的外导纳模型，并不需要控制器的详细结构与参数，适用性强。2)算法简单且所需测量数据少。本发明所公开的建模方法基于并网逆变器的一般性建模，具有模型驱动特征，可提高建模效率。
1.基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述运行工况包括逆变器出口电压u1和电流i1；典型运行工况的选择需要包含完整的运行工况范围，选定的同组工况需满足电压相同或电流相同，在符合预设频率标准的前提条件下，电压不变时，逆变器导纳模型与电流呈正比关系；电流不变时，导纳模型与电压呈单调关系。
3.如权利要求2所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述外导纳模型包括，通过在并网逆变器端口叠加不同频率的小信号电压或电流，对响应电流或电压和输入电压或电流进行fft分析，得到的电流分量与电压分量之比为测量所得的逆变器导纳，通过测量信号得到并网逆变器外导纳yinv(s)的计算方法为：
4.如权利要求3所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，在固定电流或电压的前提下对不同电压或电流工况下的外导纳模型进行插值处理得到新工况模型的理论依据描述如下：
5.如权利要求4所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，对于逆变器控制器，由于锁相环和电流环为基本控制环节，计及影响，将控制电路的小信号模型表示为：
6.如权利要求5所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理包括，引入idq＝i1且ddq＝(u1+jω1li1)/udc，得到如下公式：
7.如权利要求6所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述对不同电压、电流工况下的外导纳模型进行插值处理还包括，通过整理可得并网逆变器的外导纳矩阵元素为：
8.如权利要求7所述的基于插值算法的并网逆变器多工况外导纳模型构建方法，其特征在于：所述进一步插值包括，获得的逆变器导纳模型工况与选定的工况之一相同，即电压或电流相同，通过进一步插值获得电压和电流均不同于选定工况的逆变器导纳，完成完整工况范围内并网逆变器的外导纳建模。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。