(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210783712.X (22)申请日 2022.07.05 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司无锡供电 分公司 地址 214000 江苏省无锡市梁 溪区梁溪路 12号 (72)发明人 吴锡斌　陈柏年　王彦虹　贺琪博　 韩汝帅　 (74)专利代理 机构 北京智绘未来专利代理事务 所(普通合伙) 11689 专利代理师 郑直 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/38(2006.01) H02M 7/44(2006.01)G06F 113/04(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分 析方法与系统 (57)摘要 一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐 振分析方法， 包括： 计算谐波线性化的逆变器的 输出阻抗； 逆变器的输出阻抗包括： 正序阻抗与 负序阻抗； 计算逆变器与电网连接点处的等效的 电网阻抗； 根据逆变器的输出阻抗与电网阻抗， 判断是否满足N yquist稳定判据； 若满足N yquist 稳定判据， 则并联系统小信号谐振稳定， 否则小 信号谐振失稳； 若并联系统小信号谐振稳定， 根 据逆变器的输出阻抗， 计算逆变器电压电流之间 的关系； 根据逆变器电压电流之间的关系， 建立 Bode图， 获取变压器自身谐振， 相互谐振和电网 谐振的特性。 本发明建立了考虑VSG作为功率环 的逆变器阻抗模 型， 逆变器的阻抗模 型不会随着 系统电路拓扑的变化而变化， 具有较高的拓展 性。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115203927 A 2022.10.18 CN 115203927 A 1.一种基于阻抗模型的并 网逆变器小信号谐振分析 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 计算谐波线性化的逆变器的输出阻抗； 逆变器的输出阻抗包括： 正序阻抗Zp(s) 与负序阻抗Zn(s)； 步骤2， 计算逆变 器与电网连接点处的等效的电网阻抗； 步骤3， 根据逆变器的输出阻抗与电网阻抗， 判断是否满足Nyquist稳定判据； 若满足 Nyquist稳定判据， 则并联系统小信号谐振稳定， 否则小信号谐振失稳； 步骤4， 若并联系统小信号谐振稳定， 根据逆变器的输出阻抗， 计算逆变器电压电流之 间的关系； 步骤5， 根据逆变器电压电流之间的关系， 建立Bode图， 获取变压器自身谐振， 相互谐振 和电网谐振的特性。 2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 其中， 为频率fp的正序电压小信号扰动， 为频率fn的负序电压小信号扰动， 和 分别为频率fp和fn的扰动电流响应； fp是预设的正序小信号扰动的频率， fn是预 设的负序小信号扰动的频率； s为拉普拉斯算子， Em为逆变器输出电压幅值， P为逆变器输出 的有功功率， M(s)＝1/(Js2+Dps)， J为转动惯量， Dp为有 功下垂系数， ωn为系统频率， Dq为无功下垂控制系数， K为无功惯性系数； 为基波电流相 角初值， f1是基波频率， V1和I1分别为输出电压和电流的基波幅值， j为虚数单位， L1为逆变 器的滤波电感。 3.根据权利要求2所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 逆变 器输出电压幅值Em如下所示： 其中， Q为逆变器输出的无功功率， Qset分别为逆变器无功功率的设定值， θ为逆变器输 出电压相角， y为逆变 器输出电压实际值， Vn为系统电压额定值。 4.根据权利要求2所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 逆变 器的滤波电感L1如下所示： e＝Emcosθ权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203927 A 2其中， i， v分别为含有小信号扰动的逆变器输出电流和电压， θ为逆变器输出电压相角， Pset为逆变器有功功率的设定值， t是时间。 5.根据权利要求1所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 电网阻抗Zg(s)为： Zg(s)＝sLg//(Rf+1/(sCf))//Zs1(s)//…//Zsn(s) 其中， Zs1(s)为第1台逆变器的输出阻抗， Zsn(s)为第n台逆变器的输出阻抗， n为逆变器 的数量， Lg为连接线路串联电感、 Rf为滤波电感寄生电阻， Cf为滤波电容， s为拉普拉斯 算子。 6.根据权利要求1所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 步骤3中根据逆变器的输出阻抗与电网阻抗， 判断是否满足Nyquist稳定判据具体 包括： 计算Zp(s)/Zgp(s)和Zn(s)/Zgn(s)， 通过分析Zp(s)/Zgp(s)和Zn(s)/Zgn(s)是否满足 Nyquist稳定判据； 其中， Zgp(s)与Zgn(s)分别是电网阻抗Zg(s)的正序阻抗与负序阻抗， 且满 足Zg(s)＝Zgp(s)＝Zgn(s)。 7.根据权利要求1所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 逆变 器电压电流之间的关系如下 所示： 其中， Aii反映由第i台逆变器的输出电压Usi引起的第i台逆变器的输出电流Ii的谐波特 性； Aij反映由第j台逆变器的输出电压Usj引起的第i台逆变器的输出电流Ii的谐波特性； Bi 表示电网电压Ug对第i台逆变器的输出电流Ii的谐波特性； 可以理解的是， Ii是第i台逆变器 的输出电流的基波幅值， 其中， i ＝1， 2， ...， n； n为逆变器的数量。 8.根据权利要求7所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 其中， Zsi＝Zp(s)， Zci为逆变器i的滤波电容阻抗， Zti为逆变器i的逆变器与电网连接点 处的线路阻抗， Zei＝Zti+Zg//Z1//…//Zi‑1//Zi+1//…//ZN， Zi＝Zti+Zsi//Zci， //表示并联， i， j ＝1， 2， ...， N； 若i＝j， 则Zti＝Ztj且Zei＝Zej； Zg是电网阻抗， N 为逆变器的数量。 9.根据权利要求8所述的一种基于阻抗模型的并网逆变器小信号谐振分析方法， 其特 征在于， 步骤5具体包括： 如果Bode图中存在谐振尖峰， 则在该谐振尖峰所在频率处存在谐振， 该谐振尖峰的增 益反映谐振的大小； Bode图中最大幅值和最大幅值点处频率分别反映谐振大小以及谐振频权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203927 A 3