分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质与流程

本技术涉及电力，尤其涉及一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质。

背景技术：

1、随着科学技术的进步，新能源发电和大量电力电子设备在电网中的应用取得了长足的发展，风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具开发规模条件的发电方式之一。分频输电作为一种新型输电方式，是指在不提高电压等级的前提下通过降低输电频率，以减少交流输电线路的电气距离，从而可以提高输电线路的输送功率能力，减少输电回路数和出线走廊。相比传统海上风电系统，分频风电系统具有传输能力高、使用寿命海底电缆、运行维护工作量少等优势。

2、然而分频输电系统作为典型的“双高”电力系统，包含了大量的电力电子器件。其中分频变频器在有效衔接异频系统的同时，也加剧了海上风电机组等电力电子设备与工频电网间的耦合作用，电力电子设备与电网之间相互作用引发的宽频振荡事件，造成电力设备故障或损坏，进而影响分频输电系统的正常运作，而分频变频器作为分频输电系统中的核心器件，是造成分频输电系统不稳定的主要因素之一，因此，构建出更准确的分频变频器阻抗模型，对提高分频输电系统的稳定性具有重要意义。

3、目前，电力系统的阻抗模型建模主要通过常规的阻抗分析法构建的，根据建模坐标系不同，可以将阻抗模型分为旋转坐标系下的dq阻抗模型和静止坐标系下的序阻抗模型，但在实际应用过程中，根据现有技术构建的阻抗模型与实际工况存在明显偏差，可靠性低。

技术实现思路

1、本技术提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法、装置、终端及介质，用于解决现有的现有技术构建的阻抗模型可靠性低的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本技术第一方面提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法，包括：

3、根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路pcc点在第一坐标系下的pcc电压扰动量、pcc电流扰动量以及在第二坐标系下的pcc电压扰动量、pcc电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

4、根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

5、根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

6、根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

7、优选地，所述电压调制小信号模型具体为：

8、；

9、式中，为第一坐标系中pcc点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为第一坐标系中pcc点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为第一坐标系下分频变频器两侧pcc点处的电压扰动量，为第一坐标系下分频变频器的输出电压扰动相量，为第一坐标系下分频变频器两侧pcc点处的电流扰动相量，为第一坐标系下分频变频器占空比扰动相量。

10、优选地，所述主电路小信号模型的构建过程具体包括：

11、根据所述pcc电压扰动量、pcc电流扰动量、所述分频变频器的输出电压扰动相量与所述主电路的等效阻抗参数，结合基尔霍夫电压定理，构建所述分频变频的主电路小信号模型。

12、优选地，所述锁相环小信号模型的构建过程具体包括：

13、根据pcc电压扰动量，结合锁相环的动态特性，确定所述分频变频器的工频侧锁相环传递函数，并基于所述工频侧锁相环传递函数，结合所述分频变频器中第一坐标系与第二坐标系间物理量转换关系，构建锁相环小信号模型。

14、优选地，所述闭环控制小信号模型具体包括：内环控制小信号模型和外环控制小信号模型。

15、优选地，所述闭环控制小信号模型的构建过程具体包括：

16、根据第二坐标系下的变频器输出电压扰动量、pcc电流扰动量以及所述pcc电流扰动量的参考值，结合电力内环控制的传递函数矩阵与解耦矩阵，构建内环控制小信号模型；

17、根据pcc电压扰动量、pcc电流扰动量以及所述分频变频器的直流电压扰动量，结合第一坐标系下pcc点电压扰动量对外环控制量的传递函数矩阵，构建外环控制小信号模型。

18、优选地，所述工分频混合阻抗关系式具体为：

19、；

20、式中，为分频变频器的工分频混合阻抗，为四阶单位矩阵，为系统同步旋转坐标系中pcc点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中pcc点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，为直流环节直流电容上直流电压的瞬时值，为系统同步旋转坐标系中pcc点电压扰动量对系统同步旋转坐标系中占空比扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中pcc点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中电流扰动量的传递矩阵，为系统同步旋转坐标系中pcc点电压扰动量对控制器同步旋转坐标系中pcc点电压扰动量的传递矩阵，为电流内环传递函数矩阵，为电流内环控制器的解耦矩阵，为分频变频器两侧主电路传递函数矩阵，为系统同步旋转坐标系中pcc点电流扰动量对外环控制量的传递函数，为系统同步旋转坐标系下pcc点电压扰动量对外环控制量的传递函数，为外环控制器传递函数矩阵。

21、同时，本技术第二方面还提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建装置，包括：

22、第一小信号模型构建单元，用于根据分频变频器、所述分频变频器两侧主电路的拓扑结构以及扰动参量，构建所述分频变频器在控交流电压模式下的主电路小信号模型以及锁相环小信号模型，其中，所述扰动参量包括：主电路pcc点在第一坐标系下的pcc电压扰动量、pcc电流扰动量以及在第二坐标系下的pcc电压扰动量、pcc电流扰动量，所述分频变频器在第一坐标系下的输出电压扰动相量以及分别在两个坐标系下的占空比扰动相量，其中，所述第一坐标系为系统同步旋转坐标系，所述第二坐标系为控制器同步旋转坐标系；

23、第二小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述分频变频器的直流电压，结合所述扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建电压调制小信号模型；

24、第三小信号模型构建单元，用于根据所述扰动参量与所述直流电压，结合分频变频器的闭环控制逻辑，构建闭环控制小信号模型；

25、工分频阻抗模型构建单元，用于根据所述主电路小信号模型、所述锁相环小信号模型、所述电压调制小信号模型以及所述闭环控制小信号模型，构建分频变频器小信号模型，并基于所述分频变频器小信号模型得到所述分频变频器的工分频混合阻抗关系式，以便基于所述工分频混合阻抗关系式构建相应的分频变频器工分频阻抗模型。

26、本技术第三方面还提供了一种分频变频器工分频阻抗模型构建终端，包括：存储器和处理器；

27、所述存储器用于存储程序代码，其中，所述程序代码与本技术第一方面所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应；

28、所述处理器用于执行所述程序代码。

29、本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质保存有储程序代码，其中，所述程序代码与本技术第一方面所述的一种分频变频器工分频阻抗模型构建方法相对应。

30、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：

31、本技术提供的技术方案在调制过程中考虑了直流电压的扰动量，结合扰动参量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，构建出包含控交流电压模式下分频变频器工/分频两侧公共耦合点电压、电流小信号扰动量与分频变频器输出电压扰动量之间的数学关系的电压调制小信号模型，使得基于本技术方案所建立的模型在系统稳定性分析任务中具有更高的准确性。