本发明涉及新型电力系统稳定分析领域，具体是一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制方法及相关装置。
背景技术：
1、电力电子变流器作为新能源装备的核心器件，由它引起的系统小干扰失稳问题突出，宽频振荡事故频发，严重制约着新能源占比的提升，是构建新型电力系统面临的主要障碍之一。许多研究人员针对宽频振荡的抑制措施展开了一系列研究。目前抑制宽频振荡的方法主要有如下两种：
2、1、附加阻尼控制：附加阻尼控制一般基于系统的状态空间模型或阻抗模型，选取较优的关键反馈信号和输出信号附加位置，设计系统的阻尼控制器。现有技术基于状态空间模型附加了阻尼控制器，从而配置系统的特征根，以此实现振荡抑制；还有基于阻抗模型附加了阻尼控制，该方法通过传递函数设计实现阻抗重塑，改变谐振点位置或增加系统相位裕度，以此抑制振荡的产生。
3、2、控制参数的优化设计：目前，新能源装备的控制参数设计和整定沿用了传统同步机pss稳定器的参数整定方法：工程师们在新能源装备出厂前，应用极点配置法（设定理想特征根）或相位补偿法（设定阻尼比），对单机系统设计控制参数；随后，在系统建设和调试阶段，通过试错法（大量的仿真实验）对多机系统中的部分控制参数进行整定。显然，上述方法很难得到最优的控制参数，当系统结构、运行点发生变化时，很容易因稳定裕度不足、鲁棒性差等原因造成系统失稳。先进的多装备稳定控制参数设计和整定方法的缺乏，给电网的运行调度人员及风机、光伏厂商带来很大困难。因此，现有技术提出在新能源多机系统中基于模态分析的灵敏度分析结果，针对灵敏度高的子系统，运用启发式优化算法、系统协调设计算法等对其进行相位补偿，从而实现关键控制参数的整定。
4、现有技术存下如下缺陷：
5、（1）附加阻尼控制很难适应不同工况、不同机组结构、控制参数，当对某一特定机组进行附加阻尼控制时，由于实际运行中的工况和参数不同，可能会造成非常大的偏差，导致实际振荡频率不在阻尼控制范围内，极大影响阻尼控制器效果。
6、（2）现有控制参数的优化设计主要是从单机系统出发，针对多机系统的研究较少，现有的控制参数协同设计方法可以使系统在某些运行条件下具有阻尼比较好的特征根，但难以保障系统的鲁棒性，对于部分不确定性参数，存在鲁棒性不足的风险。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制方法及相关装置，可根据运行状态判断影响系统稳定裕度的关键控制参数集，并进一步通过迭代算法求解满足当下运行条件下系统最大稳定裕度的控制参数集，从而抑制宽频振荡，并提高系统鲁棒性。
2、一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制方法，包括如下步骤：
3、建立含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型，所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型以传递函数矩阵表示；
4、基于建立的所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型计算系统鲁棒稳定裕度；
5、基于计算所得系统鲁棒稳定裕度，求解不同控制参数的鲁棒稳定裕度灵敏度和梯度场，根据所述梯度场求得对系统稳定裕度影响最大的控制参数集合；
6、根据求解的鲁棒稳定裕度参数灵敏度和梯度场，更改所述控制参数集合中的若干控制参数，应用增量搜索的迭代算法计算使系统满足最大稳定裕度的最优参数解；
7、所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型的系统鲁棒稳定裕度定义为：
8、；
9、其中所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型为多输入−多输出标准闭环反馈系统，其前向通道递函数矩阵p(s)，反馈通道为传递函数矩阵c(s)；对于给定的系统g(s)：
10、
11、其中表示最大奇异值，所述最大奇异值为传递函数矩阵g(jω)与其共轭转置g*(jω)乘积的最大特征值。
12、进一步的，所述建立含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型，具体包括：
13、针对变流器的直流电压尺度和交流电流尺度控制，以有功或无功功率为输入，内电势幅值、相位为输出，建立含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型。
14、进一步的，所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型以传递函数矩阵表示，具体包括：
15、三个输入信号为：直流网络的输入有功功率动态为δpin，交流网络的输出有功功率动态为δpout，交流网络的输出交无功功率动态为δq；三个输出信号分别为直流电压动态δudc，交流内电势相位动态δθ和幅值动态δe，定义：
16、δpin=[δpin1 δpin2…δpinn ]t,
17、δpout=[δpout1 δpout2…δpoutn ]t,
18、δq=[δq1 δq2…δqn ]t，
19、δudc=[δudc1 δudc2…δudcn]t，
20、δθ=[δθ1 δθ2…δθn ]t，
21、δe=[δe1 δe2…δen ]t，
22、式中，δpin1~δpinn，δpout1~δpoutn，δudc1~δudcn分别表示第1到n个变流器输入和输出直流电容的有功功率以及直流电压，δq1 ~δqn 表示交流侧的无功功率，δθ1~δθn，δe1~δen表示内电势的相位和幅值，下标i代表第i个变流器；
23、含n个变流器的系统中用传递函数矩阵表示装备的动态过程，具体表示为：
24、；
25、交流网络中的潮流通过下式表示：
26、；
27、其中矩阵c(s)代表雅可比矩阵，kpθ、kpe、kqθ、kqe代表其中的四个矩阵元素,四个矩阵元素矩阵中的各项参数根据系统的拓扑和雅可比矩阵在极坐标下的求解结果得到，各系数表示如下：当i≠j时
28、
29、当i=j时
30、
31、其中ei代表节点i的电压，ej代表节点j的电压；gij代表节点i和j之间的电导，bij代表节点i和j之间的电纳，令r=[δpout δq]t=[r1 r2…rn ]t, y=[δθ δe]t=[y1 y2…yn ]t，得到所述以传递函数矩阵表示的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型。
32、进一步的，所述基于计算所得系统鲁棒稳定裕度，求解不同控制参数的鲁棒稳定裕度灵敏度和梯度场，根据所述梯度场求得对系统稳定裕度影响最大的控制参数集合，具体包括：
33、根据计算得到的鲁棒稳定裕度，针对需要整定和调试的一系列控制参数的集合k，分别针对集合k中的不同控制参数求其鲁棒稳定裕度灵敏度，不同参数的鲁棒稳定裕度灵敏度定义为：
34、
35、其中
36、；
37、式中，sen(k)的值越大，控制参数对系统稳定域的影响越大，表明在发生宽频振荡时，若对上述控制参数进行整定，将会快速增加系统稳定裕度，抑制宽频振荡；
38、根据求得鲁棒稳定裕度灵敏度，在matlab中画出相应的梯度场，求得对系统稳定裕度影响最大的控制参数集合k0，其中每个控制参数对应的鲁棒稳定裕度灵敏度sen(k)≥0.1。
39、一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制装置，包括：
40、模型建立模块，用于建立含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型，所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型以传递函数矩阵表示；
41、第一计算模块，用于基于建立的所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型计算系统鲁棒稳定裕度；
42、第二计算模块，用于基于计算所得系统鲁棒稳定裕度，求解不同控制参数的鲁棒稳定裕度灵敏度和梯度场，根据所述梯度场求得对系统稳定裕度影响最大的控制参数集合；
43、最优参数解计算模块，用于根据求解的鲁棒稳定裕度参数灵敏度和梯度场，更改所述控制参数集合中的若干控制参数，应用增量搜索的迭代算法计算使系统满足最大稳定裕度的最优参数解；
44、所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型的系统鲁棒稳定裕度定义为：
45、
46、其中所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型为多输入−多输出标准闭环反馈系统，其前向通道递函数矩阵p(s)，反馈通道为传递函数矩阵c(s)；对于给定的系统g(s)：
47、
48、其中表示最大奇异值，所述最大奇异值为传递函数矩阵g(jω)与其共轭转置g*(jω)乘积的最大特征值。
49、进一步的，所述模型建立模块，具体用于针对变流器的直流电压尺度和交流电流尺度控制，以有功或无功功率为输入，内电势幅值、相位为输出，建立含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型。
50、进一步的，所述多尺度标准闭环反馈系统小信号模型以传递函数矩阵表示，具体包括：
51、三个输入信号为：直流网络的输入有功功率动态为δpin，交流网络的输出有功功率动态为δpout，交流网络的输出交无功功率动态为δq；三个输出信号分别为直流电压动态δudc，交流内电势相位动态δθ和幅值动态δe，定义：
52、δpin=[δpin1 δpin2…δpinn ]t,
53、δpout=[δpout1 δpout2…δpoutn ]t,
54、δq=[δq1 δq2…δqn ]t，
55、δudc=[δudc1 δudc2…δudcn]t，
56、δθ=[δθ1 δθ2…δθn ]t，
57、δe=[δe1 δe2…δen ]t，
58、式中，δpin1~δpinn，δpout1~δpoutn，δudc1~δudcn分别表示第1到n个变流器输入和输出直流电容的有功功率以及直流电压，δq1 ~δqn 表示交流侧的无功功率，δθ1~δθn，δe1~δen表示内电势的相位和幅值，下标i代表第i个变流器；
59、含n个变流器的系统中用传递函数矩阵表示装备的动态过程，具体表示为：
60、
61、交流网络中的潮流通过下式表示：
62、；
63、其中矩阵c(s)代表雅可比矩阵，kpθ、kpe、kqθ、kqe代表其中的四个矩阵元素,四个矩阵元素矩阵中的各项参数根据系统的拓扑和雅可比矩阵在极坐标下的求解结果得到，各系数表示如下：当i≠j时
64、
65、当i=j时
66、
67、其中ei代表节点i的电压，ej代表节点j的电压；gij代表节点i和j之间的电导，bij代表节点i和j之间的电纳，令r=[δpout δq]t=[r1 r2…rn ]t, y=[δθ δe]t=[y1 y2…yn ]t，得到所述以传递函数矩阵表示的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型。
68、进一步的，所述第二计算模块具体用于：根据计算得到的鲁棒稳定裕度，针对需要整定和调试的一系列控制参数的集合 k，分别针对集合 k中的不同控制参数求其鲁棒稳定裕度灵敏度，不同参数的鲁棒稳定裕度灵敏度定义为：
69、
70、其中
71、
72、式中，sen( k)的值越大，控制参数对系统稳定域的影响越大，表明在发生宽频振荡时，若对上述控制参数进行整定，将会快速增加系统稳定裕度，抑制宽频振荡；
73、根据求得鲁棒稳定裕度灵敏度，在matlab中画出相应的梯度场，求得对系统稳定裕度影响最大的控制参数集合 k0，其中每个控制参数对应的鲁棒稳定裕度灵敏度sen( k)≥0.1。
74、一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制系统，包括：计算机可读存储介质和处理器；
75、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；
76、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行所述的一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制方法。
77、一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的一种抑制宽频振荡的多变流器协同控制方法。
78、本发明建立了含多电力电子变流器系统的多尺度标准闭环反馈系统小信号模型，评估了多输入-多输出系统的鲁棒稳定裕度，求解了不同控制参数的鲁棒稳定裕度灵敏度和梯度场，可以进一步应用迭代算法获取使系统满足最大稳定裕度的最优参数解；本发明将鲁棒稳定裕度应用电力电子变流器多装备协同控制方法中，当系统发生宽频振荡时系统的稳定裕度必然不足，本发明可根据灵敏度的结果，判断影响系统稳定裕度的关键控制参数集，并进一步通过迭代算法求解满足当下运行条件下系统最大稳定裕度的控制参数集，将多装备的原控制参数调整为最优参数，使振荡消失，从而抑制宽频振荡。