申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117728523A

主分类号：H02J3/50

分类号：H02J3/50;H02J3/16;H02J3/18;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：本发明公开了一种基于电压稳定性和小信号稳定性的并网逆变器判稳方法，属于并网逆变器的稳定性分析领域。该判稳方法包括：对含有电网阻抗的并网逆变器端口电压水平进行分析，得到逆变器正常工作模式的电压稳定域；通过无功补偿措施维持逆变器工作点电压在稳定域内，测量不同电网强度下灰箱逆变器的序阻抗；使用序阻抗测量数据训练神经网络模型，根据代理模型得到电网强度变化的并网逆变器序阻抗曲面；判断并网逆变器的稳定性，得到逆变器的小信号稳定域。本发明的稳定性判断方法同时考虑了电压稳定性和小信号稳定性，在逆变器内部控制未知的情况下，不需要重复的在线测量逆变器阻抗。

主权项：1.一种基于电压稳定性和小信号稳定性的并网逆变器判稳方法，所述判稳方法涉及的拓扑结构包括电网、并网逆变器和阻抗测量与计算单元，所述阻抗测量与计算单元包括采样单元、阻抗计算单元和神经网络单元，所述采样单元接入电网和并网逆变器相连接的公共耦合点PCC处，其输出端与阻抗计算单元的输入端相连接，所述神经网络单元与阻抗计算单元的输出端相连接；其特征在于，所述判稳方法包括以下步骤：步骤1，记并网逆变器的基波频率为基频f0，并网逆变器的额定输出电压为额定输出电压UN、并网逆变器正常工作模式下输出电压的最小值为最小输出电压Umin；步骤2，令并网逆变器输出电压与电网阻抗的关系为： 其中： 式中，U为并网逆变器的实际输出电压，λ1为电压灵敏度第一变量，λ2为电压灵敏度第二变量，P为并网逆变器输出有功功率，Q为并网逆变器输出无功功率，S为并网逆变器视在功率，X为电网阻抗中的感抗值，R为电网阻抗中的阻抗值，SCR为短路比；步骤3，令电网阻抗比GIR＝XR为定值，并网逆变器输出有功功率P和输出无功功率Q为定值，并网逆变器的实际输出电压U为最小输出电压Umin，代入步骤2的公式，计算得到电压稳定临界短路比SCRV，将并网逆变器正常工作状态的电压稳定域记为电压稳定域ΩV，ΩV＝[SCRV，+∞]；步骤4，设置阻抗测量的短路比范围，采集并网逆变器的序阻抗数据，并使用序阻抗测量数据训练神经网络模型，根据代理模型得到电网强度变化的并网逆变器序阻抗曲面，具体步骤如下：步骤4.1，测量参数的设定；设置阻抗测量的短路比范围为[SCRmin，SCRmax]，频率范围[fmin，fmax]，其中SCRmin为阻抗测量的短路比下限，SCRmax为阻抗测量的短路比上限，fmin为频率下限，fmax为频率上限；在短路比测量范围[SCRmin，SCRmax]内以ε0为小区间等间距设置测量短路比，将测量短路比从小到大依次记录为SCRm，其中m＝1，2，...，M，M为测量短路比的个数；在频率范围[fmin，fmax]内以τ0为小区间等间距设置扰动频率，将扰动频率从小到大依次记录为fn，其中n＝1，2，...，N，N为扰动频率的个数；步骤4.2，若测量短路比SCRm未落入电压稳定域ΩV，判定并网逆变器工作在非正常工作模式，进入步骤4.3，否则，直接进入步骤4.4；步骤4.3，添加无功补偿装置维持并网逆变器输出端口电压；设置无功补偿标准γ＝UCUN，其中UC为执行功率补偿后的并网逆变器输出端电压；计算无功补偿容量QEm，并设QEm为正值，其计算式为：1+GIR2QEm2-2γ2μGIRQEm＝-1+GIR2P2+2γ2μP+γ2μ2-γ4μ2其中，μ为中间变量，步骤4.4，在一个测量短路比SCRm下，向公共耦合点PCC注入扰动频率为fn的电压扰动，并通过采样单元采集该测量短路比SCRm下扰动频率为fn的电压响应和电流响应；步骤4.5，按照步骤4.4的方法在每个测量短路比SCRm下测量每个扰动频率fn下的电压响应和电流响应，得到M×N组电压响应和电流响应数据；将M×N组电压响应和电流响应数据输入阻抗计算单元，输出M×N组并网逆变器的测量阻抗Zmn，记录每个测量阻抗Zmn的幅值|Z|mn和测量阻抗Zmn的相位θmn；步骤4.6，将测量短路比SCRm、扰动频率fn、幅值|Z|mn和相位θmn输入神经网络单元训练RBF神经网络，输出并网逆变器的阻抗代理模型，得到测量短路比范围[SCRmin，SCRmax]内任一短路比SCRt、频率范围[fmin，fmax]内任一频率ft的序阻抗幅值和序阻抗相位，并分别记为序阻抗幅值|Z|t和序阻抗相位θt；步骤4.7，以频率ft为横轴，短路比SCRt为纵轴，序阻抗幅值|Z|t和序阻抗相位θt分别作为竖轴，绘制并网逆变器序阻抗幅值曲面和并网逆变器相位曲面；并根据电网提供的数据在同一坐标系中绘制电网阻抗幅值曲面和电网阻抗相位曲面；步骤5，若并网逆变器序阻抗幅值曲面与电网阻抗幅值曲面不存在交点，或者不存在对应相位差值大于180°的交点，判定并网逆变器小信号稳定，反之，并网逆变器小信号不稳定，记录发生小信号不稳定的最大短路比为SCRs，得到考虑并网逆变器小信号稳定性的电网阻抗范围Ωs，ΩS＝[SCRs，+∞]。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 合肥工业大学 基于电压稳定性和小信号稳定性的并网逆变器判稳方法

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