一种工分频混合阻抗建模方法、系统、设备及介质与流程

技术特征：
1.一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，包括：获取分频变频器两侧主电路的小信号模型；获取控制器同步旋转坐标系和系统同步旋转坐标系中电压、电流和占空比小信号扰动量之间的关系；获取分频变频器工/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；获取分频变频器控制器的传递函数矩阵；获取分频变频器工/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直流电压和网侧功率小信号扰动量之间的数学关系；获取分频变频器的时滞矩阵；对上述获取到的关系及矩阵分别进行建模，求得分频变频器的工分频混合阻抗。2.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述分频变频器两侧主电路的小信号模型的具体形式为：其中，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电压扰动量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的输出电压扰动相量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电流扰动相量。3.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述控制器同步旋转坐标系和系统同步旋转坐标系中电压、电流和占空比小信号扰动量之间的关系的具体形式为：分频变频器系统同步旋转坐标系中电流、电压小信号扰动量与控制器同步旋转坐标系中电流小信号扰动量的关系为：其中为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电压扰动相量，为控制器同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共
耦合点处的电流扰动量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电流扰动相量，表示系统同步旋转坐标系中分频变频器两侧公共耦合点处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；系统同步旋转坐标系中占空比扰动量、电压的小信号扰动量和控制器同步旋转坐标系中占空比小信号扰动量之间的关系：其中，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的占空比扰动相量，为控制器同步旋转坐标系中占空比扰动相量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器两侧公共耦合点处的电压扰动相量，表示系统同步旋转坐标系中分频变频器两侧公共耦合点处电压扰动量对系统同步旋转坐标系中分频变频器两侧公共耦合点处占空比扰动量的传递函数。4.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述分频变频器工/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具体形式为：其中，和分别表示系统同步旋转坐标系中分频变频器工频侧d轴输出电压扰动量，q轴输出电压扰动量，分频侧d轴输出电压扰动量和q轴输出电压扰动量；和分别表示系统同步旋转坐标系中分频变频器工频侧d轴占空比扰动量，q轴占空比扰动量，分频侧d轴占空比扰动量和q轴占空比扰动量；和分别表示系统同步旋转坐标系中分频变频器工频侧公共耦合点d轴电压扰动量，q轴电压扰动量，分频侧公共耦合点d轴电压扰动量和q轴电压扰动量；和分别表示系统同步旋转坐标系中分频变频器工频侧公共耦合点d轴电流扰动量，q轴电流扰动量，分频侧公共耦合点d轴电流扰动量和q轴电流扰动量，v
dc
表示稳态时分频变频器的直流电压；g
u2v
表示系统同步旋转坐标系中公共耦合点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量
的传递函数，g
i2v
表示系统同步旋转坐标系中公共耦合点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数。5.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述分频变频器控制器的传递函数矩阵的具体形式为：电流内环采用pi控制及dq轴电流解耦控制，其传递矩阵的具体形式为：其中，k
pd1
和k
id1
表示工频侧d轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；k
pq1
和k
iq1
表示工频侧q轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；k
pd2
和k
id2
表示分频侧d轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；k
pq2
和k
iq2
表示分频侧q轴电流内环控制器的比例增益和积分增益；1/s为积分项；电流内环控制器的解耦矩阵为：其中，ω1和ω2分别表示工频侧系统与分频侧系统的角频率；分频变频器的功率/电压外环控制器采用pi控制，其传递函数矩阵的具体形式为：其中k
pd3
和k
id3
表示工频侧直流电压外环控制器的比例增益和积分增益；k
pq3
和k
iq3
表示工频侧无功功率外环控制器的比例增益和积分增益；k
pd4
和k
id4
表示分频侧有功功率外环控制器的比例增益和积分增益；k
pq4
和k
iq4
表示分频侧无功功率外环控制器的比例增益和积分增益。
6.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述分频变频器工/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直流电压以及网侧功率小信号扰动量之间的数学关系的具体形式为：其中为工频侧注入分频变频器的无功功率，为分频侧注入分频变频器的有功功率，为分频侧注入分频变频器的无功功率，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下分频变频器与工/分频电网的公共耦合点处电压扰动量，为系统同步旋转坐标系下分频变频器与工/分频电网的公共耦合点处电流扰动量，表示系统同步旋转坐标系中公共耦合点电压扰动量对直流电压和无功/有功功率扰动量的传递函数，表示系统同步旋转坐标系中公共耦合点电流扰动量对直流电压和无功/有功功率扰动量的传递函数。7.根据权利要求1所述的一种工分频混合阻抗建模方法，其特征在于，所述求得分频变频器的工分频混合阻抗的具体形式如下：频器的工分频混合阻抗的具体形式如下：其中，z
ac
为工分频混合阻抗矩阵；i为单位矩阵；g
u2v
为系统同步旋转坐标系中公共耦合点电压扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，g
i2v
为系统同步旋转坐标系中公共耦合点电流扰动量对分频变频器输出电压扰动量的传递函数，g
ci
为电流内环控制器的传递函数矩阵，g
dei
为电流内环控制器的解耦矩阵，为系统同步旋转坐标系中公共耦合点电压扰动量对直流电压和无功/有功功率扰动量的传递函数，为系统同步旋转坐标系中公共耦合点电流扰动量对直流电压和无功/有功功率扰动量的传递函数，g
cpq
为分频变频器的功率/电压外环控制器的传递函数矩阵；g
del
为分频变频器的时滞矩阵，为系统同步旋转坐标系中公共耦合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公共耦合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。8.一种工分频混合阻抗建模系统，其特征在于，基于权利要求1-7所述任一项一种工分频混合阻抗建模方法，包括
主电路小信号模型获取模块：用于获取分频变频器两侧主电路的小信号模型；小信号扰动量获取模块：获取控制器同步旋转坐标系和系统同步旋转坐标系中电压、电流和占空比小信号扰动量之间的关系；分频变频器输出电压扰动量关系获取模块：用于获取分频变频器工/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；传递函数矩阵获取模块：用于获取分频变频器控制器的传递函数矩阵；分频变频器小信号扰动量关系获取模块：用于获取分频变频器工/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一侧直流电压和网侧功率小信号扰动量之间的数学关系；时滞矩阵获取模块：用于获取分频变频器的时滞矩阵建模模块：用于对上述获取到的关系及矩阵分别进行建模，求得分频变频器的工分频混合阻抗。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述一种分频输电系统稳定性分析的工分频混合阻抗建模方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述一种分频输电系统稳定性分析的工分频混合阻抗建模方法的步骤。

技术总结
本发明提出了一种工分频混合阻抗建模方法、系统、设备及介质，获取分频变频器两侧主电路的小信号模型、控制器同步旋转坐标系和系统同步旋转坐标系中电压、电流和占空比小信号扰动量之间的关系、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、分频变频器控制器的传递函数矩阵、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直流电压和网侧功率小信号扰动量之间的数学关系、分频变频器的时滞矩阵，再对获取到的关系及矩阵分别进行建模，求得分频变频器的工分频混合阻抗，能够避免复杂的数学推导和计算，提高分频输电系统稳定性分析的准确。提高分频输电系统稳定性分析的准确。提高分频输电系统稳定性分析的准确。


技术研发人员：张海涛 周嘉豪 王秀丽 裘鹏 牟同鹏 孟永庆 魏凤廷
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/5/9