背景技术：

2.随着新能源发电的大力发展以及现代电力传输的需求，基于电压源变流器(voltage source converter, vsc)的设备已被电力行业广泛接受，并且已经大幅度应用于连接现代负载和可再生能源的电力系统当中。但是，由于vsc设备非线性的v~i特性，并网情况下其可能导致电力系统出现高频震荡的问题，进而影响电力系统的安全稳定性。

技术实现要素：

3.本发明提供一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法及系统，用于解决vsc的非线性特性所引起的高频振荡风险的技术问题。4.第一方面，本发明提供一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法，包括：步骤1、设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式；步骤2、根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流；步骤3、根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压；步骤4、通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程；步骤5、求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。5.第二方面，本发明提供一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统，包括：第一建立模块，配置为设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式；第一计算模块，配置为根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流；第二计算模块，配置为根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压；第二建立模块，配置为通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程；求解模块，配置为求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。6.第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法的步骤。7.第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法的步骤。8.本技术的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法及系统，通过建立vsc内部不同环节的高频分量传递关系，并通过不同环节之间的接口，得到一个含有vsc并网侧的电压电流高频分量的闭环方程，通过求解此方程，可以得到vsc在高频下的耦合阻抗矩阵，此耦合阻抗矩阵可用于分析vsc设备接入电网时潜在的高频振荡风险。附图说明9.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。10.图1为本发明一实施例提供的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法的流程图；图2为本发明一实施例提供的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统的结构框图；图3是本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式11.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。12.请参阅图1，其示出了本技术的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法的流程图。13.如图1所示，一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法具体包括以下步骤：步骤1、设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式。14.在本实施例中，假设pcc（point of common coupling，公共连接点）处的电压与电流中包含高频分量，pcc处的电压与电流可以分别表示为：，（1）式中，为pcc 点电压，为pcc点电压基频分量，为基频角频率，为时间，为基频电压角度，为正序高频电压分量电压，为正序高频电压分量角频率，为正序高频电压分量相角，为负序高频电压分量电压，为负序高频电压分量角频率，为负序高频电压分量电压相角，为pcc点电流，为pcc点电流基频分量，为基频电流分量相角，为正序高频电流分量，为正序高频电流分量相角，为负序高频电流分量，为负序高频电流分量相角；由于vsc控制内环控制的设计是在同步旋转的dq坐标中进行的，因此电压和电流需要被转换成dq坐标，如式（2）所示：，（2）其中，，，，，、、分别为a相电压、b相电压、c相电压，、、分别为a相电流、b相电流、c相电流，、分别为d轴电压、q轴电压，、分别为d轴电流、q轴电流；其中，，（3）可以得到在dq坐标下的电压的表达式为：，（4）式中，为电网侧的d轴电压值，为电网侧的q轴电压值；在dq坐标下的电流的表达式为：，（5）式中，为电网侧的d轴电流值，为电网侧的q轴电流值。15.步骤2、根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流。16.在本实施例中，根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率的表达式为：，（6）式中，为电网侧的d轴电压值，为电网侧的q轴电压值，为电网侧的d轴电流值，为电网侧的q轴电流值，为正序高频相关分量频率对基频的倍数，为负序高频相关分量频率对基频的倍数，为pcc点电压基频分量，为基频角频率，为时间，为基频电压角度，为正序高频电压分量电压，为正序高频电压分量角频率，为正序高频电压分量相角，为负序高频电压分量电压，为负序高频电压分量角频率，为负序高频电压分量电压相角，为pcc点电流基频分量，为基频电流分量相角，为正序高频电流分量，为正序高频电流分量相角，为负序高频电流分量，为负序高频电流分量相角，为正序高频电压的m倍分量电压，为pcc点电流的n倍基频分量，为正序高频电压的m倍分量角频率，为正序高频电压的m倍分量相角，为负序高频电压的n倍分量电压角频率，为基频电流的n倍分量相角；根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的无功功率的表达式为：，（7）具体地，有功功率以及无功功率通过外环控制环节可以计算得到内环电流控制环节的参考电流信号，如公式（8）和（9）所示：，（8）式中，为内环控制环节d轴的参考电流中的高频分量，为外环控制环节的传递函数；，（9）式中，为内环控制环节q轴的参考电流中的高频分量。17.步骤3、根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压。18.在本实施例中，通过结合外环环节输出的电流参考值以及内环控制传递函数，可以计算得到内环电流控制输出信号，并得到vsc交流测输出电压的信号，如公式（10）所示：，（10）式中，为vsc交流出口侧电压高频分量，为1.5倍采样延时，表示复数，为内环控制环节的传递函数，为vsc前端lcl滤波器靠逆变器侧电感，为vsc前端lcl滤波器靠电网侧电感，为基频角频率，为时间，为基频电压角度，为外环控制环节的传递函数， 为正序高频电压分量角频率，为负序高频电压分量角频率，为pcc点电流基频分量，为正序高频电流分量，为正序高频电流分量相角，为负序高频电流分量，为负序高频电流分量相角，为pcc点电压基频分量，为正序高频电压的m倍分量电压，为pcc点电流的n倍基频分量，为正序高频电压的m倍分量角频率，为正序高频电压的m倍分量相角，为负序高频电压的n倍分量电压角频率，为基频电流的n倍分量相角。19.步骤4、通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程。20.在本实施例中，通过前端滤波器建立vsc交流侧电压与pcc处电压电流的关系式，如公式（11）所示：，式中，为vsc交流出口侧a相电压高频分量，为电网侧a相电压高频分量，为电网侧a相电流高频分量，为lcl滤波器在vsc侧的电感阻抗，为lcl电容阻抗，为lcl滤波器在电网侧的电感阻抗；需要说明的是，将公式（1）、公式（2）、公式（10）代入到（11）可以得到包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程，如公式（12）、公式（13）所示：，（12）式中，为1.5倍采样延时，表示复数，为基频角频率，为内环控制环节的传递函数，为vsc前端lcl滤波器靠逆变器侧电感，为vsc前端lcl滤波器靠电网侧电感，为pcc点电流基频分量，为时间，为基频电压角度，为电网侧a相电压高频电压的m倍分量电压，为正序高频电压的m倍分量角频率，为正序高频电压的m倍分量相角，为正序高频相关分量频率对基频的倍数，为负序高频相关分量频率对基频的倍数，为pcc点a相电流高频电流的n倍分量电流，为pcc点a相电流正序高频电流的倍分量电流，，为外环控制环节的传递函数，为电网侧a相电压正序高频电压的倍分量电压；，（13）式中，为电网侧a相电压负序高频电压的倍分量电压，为pcc点a相电流负序高频电流的倍分量电流。21.步骤5、求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。22.在本实施例中，求解公式（12）和公式（13），可以得到包含耦合在内的阻抗矩阵，如公式（14）和公式（15）所示：，（14）式中，为pcc点a相电流的h倍正序高频电压，为pcc点a相电流的k倍正序高频电压，为h+2倍基频频率的正序高频与h+4倍基频频率的正序高频之间的耦合阻抗，为k倍基频频率的正序高频的自阻抗，为pcc点a相电流的h倍正序高频电流，为pcc点a相电流的k倍正序高频电流；，（15）式中，为pcc点a相电流的h倍负序高频电压，为pcc点a相电流的k倍负序高频电压，为h+2倍基频频率的正序高频与h倍基频频率的负序高频之间的耦合阻抗，为k倍基频频率的负序高频的自阻抗，为pcc点a相电流的h倍负序高频电流，为pcc点a相电流的k倍负序高频电流。23.其中，，，，。24.本技术的方法，通过建立vsc内部不同环节的高频分量传递关系，并通过不同环节之间的接口，得到一个含有vsc并网侧的电压电流高频分量的闭环方程，通过求解此方程，可以得到vsc在高频下的耦合阻抗矩阵，此耦合阻抗矩阵可用于分析vsc设备接入电网时潜在的高频振荡风险。25.请参阅图2，其示出了本技术的一种基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统的结构框图。26.如图2所示，vsc高频阻抗矩阵建模系统200，包括第一建立模块210、第一计算模块220、第二计算模块230、第二建立模块240以及求解模块250。27.其中，第一建立模块210，配置为设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式；第一计算模块220，配置为根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流；第二计算模块230，配置为根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压；第二建立模块240，配置为通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程；求解模块250，配置为求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。28.应当理解，图2中记载的诸模块与参考图1中描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征以及相应的技术效果同样适用于图2中的诸模块，在此不再赘述。29.在另一些实施例中，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行上述任意方法实施例中的基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法；作为一种实施方式，本发明的计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式；根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流；根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压；通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程；求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。30.计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统的使用所创建的数据等。此外，计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。31.图3是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图，如图3所示，该设备包括：一个处理器310以及存储器320。电子设备还可以包括：输入装置330和输出装置340。处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。存储器320为上述的计算机可读存储介质。处理器310通过运行存储在存储器320中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模方法。输入装置330可接收输入的数字或字符信息，以及产生与基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置340可包括显示屏等显示设备。32.上述电子设备可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。33.作为一种实施方式，上述电子设备应用于基于闭环方程的vsc高频阻抗矩阵建模系统中，用于客户端，包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：设定pcc处的电压与电流中包含高频分量，建立pcc处的电压与电流的表达式；根据pcc处的电压与电流计算vsc模型的外部控制回路的有功功率和无功功率，并根据有功功率和无功功率计算得出vsc模型的内部控制回路的参考电流；根据所述参考电流以及内环控制传递函数计算得到内环电流控制输出电流，并计算得到vsc交流侧输出电压；通过前端滤波器建立所述vsc交流侧电压与pcc处的电压、电流的关系式，根据所述关系式建立包含pcc处的电压与电流之间关系的闭环方程；求解所述闭环方程得到pcc处的电压与电流之间关系，并求解得到包含耦合在内的阻抗矩阵。34.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。35.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。