【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電力電子，尤其涉及一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法及系統。
技術介紹
1、本部分的陳述僅僅是提供了與本專利技術相關的
技術介紹
信息，不必然構成在先技術。
2、在現代電網中，可再生能源發電和輸送所需的以模塊化多電平換流器(mmc)為主的電力電子變流器的數量目前已經增加到相當可觀的水平。然而，近年來在實際工程中已經多次報道過由于變換器間和變換器-電網間復雜的控制相互作用所引發較寬頻率范圍內的振蕩事故。因此，對mmc并網系統進行準確小信號建模和穩定性分析是亟需且艱巨的任務。
3、由換流器內部動態和調制過程等引起的非線性周期時變特征和由采樣、通信和調制等造成的控制鏈路時滯對mmc并網系統在寬頻率范圍內的穩定性的影響，獲得了越來越多的關注。前者對應于系統穩態運行軌跡中不可忽略的諧波分量以及由此產生的耦合作用，而后者則可能直接影響系統的穩定裕度從而導致系統失穩甚至提高穩定性。由于這些原因，周期時變特性和控制鏈路時滯必須包含在換流器模型中，以便在寬頻率范圍內進行準確的穩定性分析。
4、周期時變特性使得對mmc并網系統進行小干擾穩定性分析變得復雜。目前一般采用將線性周期時變(ltp)系統轉換為具有等價穩定性的線性時不變(lti)系統的方式，以便于進一步應用常規lti系統的穩定性分析技術。其中,應用最廣泛的諧波狀態空間(hss)模型利用傅里葉級數和諧波平衡原理分析系統中存在的諧波交互作用以及其對系統穩定性的影響?？紤]控制鏈路時滯后，系統特征方程變成超越方程并因此具有無數個特征值，往往不便
5、為了在統一的框架內處理系統中存在的時滯和周期時變性，已有文獻將hss框架推廣到時滯系統(記作hss-dde模型)。文中僅將此模型與具有較大精度缺陷的pade近似方法以及時域仿真結果相比較，而這并不能證明其真實的準確性。同時，作者在實際應用中發現hss-dde模型在研究考慮時滯的周期時變系統時存在精確度上的局限性,具體來說，當時滯不是周期的整倍數時，hss-dde模型會得出錯誤的特征值甚至是錯誤的穩定性結論。
技術實現思路
1、本專利技術為了解決上述問題，提供了一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法及系統,所述方案有效解決了現有穩定性分析方法容易受時滯和周期大小關系影響的問題。
2、根據本專利技術實施例的第一個方面，提供了一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，包括：
3、獲取mmc并網系統的系統狀態變量；
4、基于所述系統狀態變量，構建系統的小信號穩定分析模型；其中，所述小信號穩定分析模型采用考慮時滯的線性周期時變系統狀態空間模型進行表示，其包括微分方程表示和代數方程表示；
5、將所述微分方程表示轉換為具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示；
6、對于所述系數時不變的時滯微分方程表示，應用無窮小生成元部分譜離散化方法進行時滯消除，獲得常微分方程表示；
7、基于所述常微分方程表示，通過求解系數矩陣的全部或部分關鍵特征值，基于所述關鍵特征值的分布，實現mmc并網系統的穩定性判斷。
8、進一步的，所述將所述微分方程表示轉換為具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體為：將小信號穩定分析模型中的微分方程以及代數方程采用hss形式進行表示；通過將微分方程的hss形式與代數方程的hss形式進行聯立，實現具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示的轉換。
9、進一步的，所述具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體表示如下：
10、sxhss＝(ahss-nhss)xhss+bhsschsst′hssxhss(t-t)
11、其中，xhss、ahss、bhss和chss分別為δx(t)、a(t)、b(t)和c(t)的toeplitz形式，為系統狀態變量，和為周期時變的系統矩陣，t表示時間，t為大于0的時滯常數；nhss＝diag[…-jω1in?0n?jω1in…]，in為單位矩陣，0n為全零矩陣，ω1為系統基頻，j為虛數單位；n和l分別為系統狀態變量和中間變量的數量。
12、進一步的，所述應用無窮小生成元部分譜離散化方法進行時滯消除，獲得常微分方程表示，具體表示為如下：
13、
14、其中，為xhss的離散化向量，為通過將微分狀態方程組轉換成的無窮維巴拿赫空間上無窮小生成元的有限維部分離散化矩陣，n表示在時滯區間[-τ,0]上選取的離散點個數。
15、進一步的，所述求解系數矩陣的全部或部分關鍵特征值，具體采用qr方法或krylov子空間方法進行求解。
16、進一步的，基于所述關鍵特征值的分布，實現mmc并網系統的穩定性判斷，具體為：當所有的特征值都位于左半復平面，則系統是漸近穩定的，否則，系統不穩定。
17、進一步的，所述系統狀態變量包括上下橋臂輸出電壓的差模分量和共模分量、上下橋臂輸出電流的差模分量和共模分量以及各控制器中的狀態變量。
18、根據本專利技術實施例的第二個方面，提供了一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定系統，包括：
19、數據獲取單元，其用于獲取mmc并網系統的系統狀態變量；
20、模型構建單元，其用于基于所述系統狀態變量，構建系統的小信號穩定分析模型；其中，所述小信號穩定分析模型采用考慮時滯的線性周期時變系統狀態空間模型進行表示，其包括微分方程表示和代數方程表示；
21、周期時變特征處理及時滯消除單元，其用于將所述微分方程表示轉換為具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示；對于所述系數時不變的時滯微分方程表示，應用無窮小生成元部分譜離散化方法進行時滯消除，獲得常微分方程表示；
22、系統穩定性判定單元，其用于基于所述常微分方程表示，通過求解系數矩陣的全部或部分關鍵特征值，基于所述關鍵特征值的分布，實現mmc并網系統的穩定性判斷。
23、根據本專利技術實施例的第三個方面，提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法。
24、根據本專利技術實施例的第四個方面，提供了一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執行時實現所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法。
25、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
26、(1)本專利技術提供了一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法及系統，所述方案的準確性不受時滯和周期大小關系的影響；
27、(2)由于采本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述將所述微分方程表示轉換為具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體為：將小信號穩定分析模型中的微分方程以及代數方程采用HSS形式進行表示；通過將微分方程的HSS形式與代數方程的HSS形式進行聯立，實現具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示的轉換。
3.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體表示如下：
4.如權利要求3所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述應用無窮小生成元部分譜離散化方法進行時滯消除，獲得常微分方程表示，具體表示為如下：
5.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述求解系數矩陣的全部或部分關鍵特征值，具體采用QR方法或Krylov子空間方法進行求解。
6.如權利要求1所述的一種計及時
7.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述系統狀態變量包括上下橋臂輸出電壓的差模分量和共模分量、上下橋臂輸出電流的差模分量和共模分量以及各控制器中的狀態變量。
8.一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定系統，其特征在于，包括：
9.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7任一項所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法。
10.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法。
...【技術特征摘要】
1.一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述將所述微分方程表示轉換為具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體為：將小信號穩定分析模型中的微分方程以及代數方程采用hss形式進行表示；通過將微分方程的hss形式與代數方程的hss形式進行聯立，實現具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示的轉換。
3.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述具有等價穩定性的系數時不變的時滯微分方程表示，具體表示如下：
4.如權利要求3所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述應用無窮小生成元部分譜離散化方法進行時滯消除，獲得常微分方程表示，具體表示為如下：
5.如權利要求1所述的一種計及時滯和周期時變性的系統穩定性判定方法，其特征在于，所述求解系數矩陣的全部或部分關鍵特征值，具體采用qr方法或krylov...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉華，賈小凡，劉玉田，褚曉東，牟倩穎，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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