基于广义哈密顿作用量的新能源发电系统并网逆变器同调等值方法

摘要

本发明涉及基于广义哈密顿作用量的新能源发电系统并网逆变器同调等值方法，包括同调判别和参数聚合两个步骤：建立单台逆变器的哈密顿模型，推导其广义哈密顿作用量，判定广义哈密顿作用量微分成比例的逆变器为一个同调群，根据能量守恒约束可将作用量判据简化为并网电流判据；对同调的逆变器进行结构参数聚合和控制参数拟合。本发明从同调等值的物理概念出发，提出了判定逆变器同调的实用性标准，基于结构保留原则，实现多台电磁能量转化过程相似逆变器的等值降阶，使等值后的系统有明确的物理意义，简化了仿真计算过程，具有重要的工程应用价值。

主权项

基于广义哈密顿作用量的新能源发电系统并网逆变器同调等值方法，其特征在于：步骤包括：步骤1，计算并网逆变器系统的广义哈密顿作用量其微分等于：其中表示广义哈密顿作用量，L、C、R分别代表滤波电感、滤波电容和电抗内阻，q_C代表直流侧电容上的电荷量，q_La、q_Lb、q_Lc分别代表A、B、C相滤波电感上流过的电荷量，U_dc代表直流侧电压，e_a、e_b、e_c分别代表A、B、C相电网电压，s_a、s_b、s_c分别代表A、B、C相桥臂上的开关函数；步骤2，建立基于广义哈密顿作用量的同调判据：对于给定时间范围t∈[0,τ]，若两台逆变器的广义哈密顿作用量变化之比与一固定常数k的偏差在任一时刻都不大于一个给定的标准ε，则判断这两台逆变器关于τ时间区段为同调，即其中ΔS_i(t)第i台并网逆变器t时刻与初始时刻广义哈密顿作用量之差，ΔS_j(t)第j台并网逆变器t时刻与初始时刻广义哈密顿作用量之差，ε为大于零的给定常数；步骤3，基于能量守恒约束建立简化判据：对于给定时间范围t∈[0,τ]，若两台逆变器的并网电流变化之比与一固定常数k的偏差在任一时刻都不大于一个给定的标准ε，则判断这两台逆变器关于τ时间区段为同调，即其中Δi_i(t)表示第i台并网逆变器的t时刻与初始时刻电流之差，Δi_j(t)表示第j台并网逆变器的t时刻与初始时刻电流之差，ε为大于零的给定常数；步骤4，根据简化判据定义并网逆变器的差异度：其中Δi_ij为第i台和第j台逆变器的归一化并网电流差，τ为暂态时间区段；步骤5，依据差异度计算结果分群：使用循环结构计算n台并网逆变器的两两差异度，具体包括：步骤5.1:设定初始值i＝0，j＝0；步骤5.2:i＝i+1；步骤5.3:j＝j+1；步骤5.4:计算第i台与第j台并网逆变器的差异度；步骤5.5:判断j是否小于n，若是，返回步骤5.3，若否，进入步骤5.6；步骤5.6:判断i是否小于n，若是，返回步骤5.2，若否，进入步骤5.7；步骤5.7：依据计算所得并网逆变器两两差异度，判别同调系统并进行分群；步骤6，计算同调群的聚合参数：包括结构参数聚合和控制参数聚合；结构参数聚合方法为：其中L_eq，R_eq，C_eq分别为等值模型的滤波电感、电容、内阻，U_dc为等值模型的直压，n表示同调群内逆变器台数，L₁、L₂、……L_n分别表示1～n台逆变器的滤波电感，C₁、C₂、……C_n分别表示1～n台逆变器的滤波电容，R₁、R₂、……R_n分别表示1～n台逆变器的电抗内阻，k₁、k₂……k_n分别表示1～n台并网逆变器所接变压器的升压比，U_dci为第i台逆变器的直流侧电压；控制参数聚合包括：电压环控制参数聚合和电流环控制参数聚合；电压环控制参数聚合方法为：其中k_pveq和k_iveq分别表示等值模型的电压环比例参数和积分参数，k_pvj(1≤j≤n)为第j台并网逆变器的电压环比例参数，k_ivj(1≤j≤n)为第j台并网逆变器的电压环积分参数，k_j为第j台并网逆变器所接变压器的升压比；电流环控制参数聚合方法为：先求聚合传递函数其中表示聚合传递函数，表示第j台逆变器的电流闭环传递函数，c_j表示第j台逆变器的容量，n表示同调群内逆变器台数；再对其进行频域最小二乘拟合可得与单台逆变器电流闭环形式相同的二阶传递函数，即：从而得到等值模型的电流环比例参数k_pieq和k_iieq。