其由三部分組成：電流環(huán)導(dǎo)納Y，諧波控制環(huán)導(dǎo)納Yh和補償電流源Ih。圖3(c)所示為有 源濾波等效電路，將此等效電路稱為諧波控制環(huán)導(dǎo)納模型，該模型僅存在基本電路元件，因 此可直接利用基本電路原理進行電路分析，得出整個系統(tǒng)的響應(yīng)情況。
[0035] 步驟3:根據(jù)所述電流環(huán)導(dǎo)納模型以及諧波控制環(huán)導(dǎo)納模型，得到并機系統(tǒng)全導(dǎo)納 形式等效電路，包括待機運行模式和補償運行模式；
[0036] 如圖4所示，有源濾波并機系統(tǒng)電路示意圖。多臺有源濾波器通過公用CT得到負載 電流后分別進行各自諧波檢測Hx并通過各自電流環(huán)L x輸出補償電流。其中Zp表示系統(tǒng)無功 補償電容(并網(wǎng)端無源器件），諧波負載由無源阻抗A和諧波電流源Ih并聯(lián)等效。
[0037] 如圖5所示，并機系統(tǒng)待機運行等效電路，其中的電流源電流值為各自的直流電壓 外環(huán)輸出的基波(正序)有功指令電流，由于直流電壓外響應(yīng)速度慢而電流環(huán)響應(yīng)速度快， 而且兩者相差非常大，故此處將直流電壓外環(huán)輸出的指令電流視為恒定值，即電流源為恒 定輸出電流源。圖中Y p表示并網(wǎng)端無源器件等效導(dǎo)納，Yg表示電網(wǎng)導(dǎo)納,Y1為第i個并網(wǎng)系統(tǒng) APF模塊的電流環(huán)導(dǎo)納，其中，i = l，2,3. . .η。
[0038] 如圖6所示，并機系統(tǒng)諧波補償運行等效電路，比較其待機運行情況，電路中增加 了電流源型諧波負載，其中包括兩部分即諧波電流源Uh和諧波負載等效無源導(dǎo)納九，有源 濾波并機單元的諧波控制環(huán)導(dǎo)納Yhi和諧波補償運行時APF模塊等效電流源1 7 hi。
[0039] 步驟4:根據(jù)所述全導(dǎo)納形式等效電路得到兩種運行模式下電網(wǎng)PCC處電壓的表達 式，其中Ytotel為并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納：
[0040]
[0041] 式中，E為電網(wǎng)電壓，E'為電網(wǎng)PCC處電壓，Yg為電網(wǎng)導(dǎo)納，YA并網(wǎng)端無源器件等效 導(dǎo)納，Yi為第i個并網(wǎng)系統(tǒng)APF模塊的電流環(huán)導(dǎo)納，Yhi為第i個并網(wǎng)系統(tǒng)APF模塊的諧波控制 環(huán)導(dǎo)納，Yl為諧波負載等效無源導(dǎo)納，f :為待機運行時第i個APF模塊等效電流源（i = 1， 2,.. .η)，n為并網(wǎng)系統(tǒng)APF模塊數(shù)量，V hi為諧波補償運行時第i個并網(wǎng)系統(tǒng)APF模塊等效電 流源，Iu1為諧波電流源；
[0042]步驟5:根據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納的Nyqui st曲線或分析其頻域特性判 斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0043]其中，根據(jù)得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納的Nyquist曲線判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方 法為:根據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納Ytcital繪制Nyquist曲線，得到s平面負實軸的正、 負穿越次數(shù);若全局導(dǎo)納Ytotai對應(yīng)的Nyquist曲線在s平面負實軸的正、負穿越次數(shù)相等，則 該并機系統(tǒng)穩(wěn)定;反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)。
[0044] 通過分析步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納頻域特性判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法 為：根據(jù)并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納頻域增益為零時，確定并網(wǎng)系統(tǒng)諧振點，若諧振點對應(yīng)的增益 實部Rd全部大于零，則該并機系統(tǒng)穩(wěn)定;反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)。
[0045] 并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性為并機系統(tǒng)在當(dāng)前穩(wěn)定激勵下的所有響應(yīng)穩(wěn)定，激勵包括電網(wǎng) 電壓、并機單元輸出（補償）電流源和負載諧波電流源，響應(yīng)包括電網(wǎng)PCC處電壓、并機單元 輸出電流和并聯(lián)無源器件電流。當(dāng)并機系統(tǒng)根據(jù)上述步驟判定待機運行和諧波補償運行兩 種模式下都穩(wěn)定時，則該并機系統(tǒng)穩(wěn)定。
[0046]圖7為某并機系統(tǒng)的全局導(dǎo)納頻域特性分析。繪制該并機系統(tǒng)全局導(dǎo)納Nyquist曲 線，如圖7(a)所示?？梢钥闯?，該并機系統(tǒng)全局導(dǎo)納Nyquist曲線在s平面負實軸只有一次正 穿越，根據(jù)所述判據(jù)"若全局導(dǎo)納Ytotai對應(yīng)的Nyquist曲線在s平面負實軸的正、負穿越次數(shù) 相等，則該并機系統(tǒng)穩(wěn)定;反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)"，可以判定該并機系統(tǒng)失穩(wěn)。另外，如圖7(b) 所示，可以看出圖中Nyquist曲線在s平面負實軸的正、負穿越次數(shù)差，等于其對應(yīng)的相頻曲 線-180°正、負穿越次數(shù)差。
[0047]如表1所示，采用本發(fā)明提供的通過分析其頻域特性判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方 法對幾種常見失穩(wěn)情況進行的判斷和對應(yīng)原因分析。
[0048]表1常見失穩(wěn)情況匯總及原因分析


[0052]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于全局導(dǎo)納分析的APF并機系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法，其特征在于：包括以下步 驟： 步驟1:載入電網(wǎng)參數(shù)、主電路參數(shù)以及控制器參數(shù)，所述電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)導(dǎo)納、并網(wǎng) 端無源器件等效導(dǎo)納、諧波負載等效無源導(dǎo)納、電網(wǎng)頻率，所述主電路參數(shù)包括并網(wǎng)接口， 所述控制器參數(shù)包括電流環(huán)擾動增益、電流環(huán)開環(huán)支路增益； 步驟2:根據(jù)所述電網(wǎng)參數(shù)、主電路參數(shù)以及控制器參數(shù)建立電流環(huán)導(dǎo)納模型、諧波控 制環(huán)導(dǎo)納模型； 步驟3:根據(jù)所述電流環(huán)導(dǎo)納模型以及諧波控制環(huán)導(dǎo)納模型，得到并機系統(tǒng)全導(dǎo)納形式 等效電路，包括待機運行模式和補償運行模式； 步驟4:根據(jù)所述全導(dǎo)納形式等效電路得到兩種運行模式下電網(wǎng)PCC處電壓的表達式， 其中Ytotai為并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納：式中，E為電網(wǎng)電壓，E'為電網(wǎng)PCC處電壓，Yg為電網(wǎng)導(dǎo)納，YP為并網(wǎng)端無源器件等效導(dǎo) 納，￥:為電流環(huán)導(dǎo)納，Yhl為諧波控制環(huán)導(dǎo)納，Yl為諧波負載等效無源導(dǎo)納，為待機運行時 APF模塊等效電流源（i = 1，2，. . .η)，n為并網(wǎng)系統(tǒng)APF模塊數(shù)量，f hi為諧波補償運行時APF 模塊等效電流源，iLh為諧波電流源； 步驟5:根據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性;所述并機系統(tǒng)的 穩(wěn)定性為并機系統(tǒng)在當(dāng)前穩(wěn)定激勵下的所有響應(yīng)穩(wěn)定，所述激勵包括電網(wǎng)電壓、并機單元 輸出電流源和負載諧波電流源，所述響應(yīng)包括電網(wǎng)PCC處電壓、并機單元輸出電流和并聯(lián)無 源器件電流。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全局導(dǎo)納分析的APF并機系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法，其特征在 于:所述步驟5中根據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法為:根 據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納Y tcltal繪制Nyquist曲線，得到s平面負實軸的正、負穿越次 數(shù);若全局導(dǎo)納Ytc^i對應(yīng)的Nyquist曲線在s平面負實軸的正、負穿越次數(shù)相等，則該并機系 統(tǒng)穩(wěn)定;反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全局導(dǎo)納分析的APF并機系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法，其特征在 于:所述步驟5中根據(jù)步驟4得到的并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納判斷并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法為:根 據(jù)并網(wǎng)系統(tǒng)全局導(dǎo)納頻域增益為零時，確定并網(wǎng)系統(tǒng)諧振點，若諧振點對應(yīng)的增益實部Rd 全部大于零，則該并機系統(tǒng)穩(wěn)定;反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于全局導(dǎo)納分析的APF并機系統(tǒng)穩(wěn)定性判定方法，具體步驟為：①建立電流環(huán)以及諧波控制環(huán)導(dǎo)納模型；②根據(jù)導(dǎo)納模型建立全導(dǎo)納形式等效電路；③根據(jù)電網(wǎng)PCC處的電壓表達式，得到并機系統(tǒng)全局導(dǎo)納表達式；④繪制全局導(dǎo)納的Nyquist曲線，穩(wěn)定性判據(jù)：當(dāng)s平面負實軸的正、負穿越次數(shù)相等時，并機系統(tǒng)穩(wěn)定，反之，并機系統(tǒng)失穩(wěn)。上述判據(jù)的等效形式為：并機系統(tǒng)所有諧振點對應(yīng)的全局導(dǎo)納增益實部Rd全部大于零。本發(fā)明提出的穩(wěn)定性判定方法，通過分析全局導(dǎo)納的頻域特性，可以有效地得出并機系統(tǒng)的穩(wěn)定性情況，可用于分析復(fù)雜耦合情況下的APF并機系統(tǒng)，得出影響并機系統(tǒng)穩(wěn)定性的本質(zhì)因素，具有很好的可行性和實用價值。
【IPC分類】H02J3/01
【公開號】CN105680450
【申請?zhí)枴緾N201610110866
【發(fā)明人】曹武, 趙劍鋒, 劉康禮, 范棟琛
【申請人】東南大學(xué), 江蘇博力電氣科技有限公司, 江蘇寶斯特電氣科技有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年2月29日