1.一种基于相对增益阵列的海上风场功率耦合特性分析方法,其特征在于,包括以下步骤:1)基于海上整流站的交流侧的相电压的幅值和频率以及海上整流站吸收的有功功率、无功功率在复频域建立海上整流站功率级小信号动态方程;2)基于预设的控制配对以及控制参数,控制海上风机;并基于当前条件下的海上风机输出的有功功率、无功功率以及海上风机的网侧逆变器的交流侧滤波电容的相电压的幅值和频率,在复频域建立海上风机的功率级小信号动态方程;3)基于海上整流站的功率级小信号动态方程和海上风机的功率级小信号动态方程建立海上风场的功率级小信号模型,得到海上风场的开环传递函数,并根据所述开环传递函数获得海上风场的闭环传递函数矩阵;4)基于海上风场的闭环传递函数获得海上风场的相对增益矩阵,并根据所述相对增益矩阵得到相对增益典型值;5)根据所述相对增益典型值表征海上风场的有功功率和无功功率功率耦合程度;预设相对增益典型值的上下限阈值,计算不同控制配对及其控制参数下的相对增益典型值,当相对增益典型值处于上下限阈值之间时,耦合程度满足要求,控制配对及其控制参数合理;反之,耦合程度不满足要求,控制配对及其控制参数不合理。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤1)具体为:海上整流站的交流侧的相电压的幅值和频率作为输入向量,海上整流站吸收的有功功率、无功功率作为输出向量,通过小信号分析法建立复频域的海上整流站的功率级小信号动态方程,即:其中,ΔP r 为海上整流站吸收的有功功率的小信号扰动量;ΔQ r 为海上整流站吸收的无功功率的小信号扰动量;ΔV r 为海上整流站的交流侧的相电压的幅值的小信号扰动量;Δω r 为海上整流站的交流侧的相电压的频率的小信号扰动量;T rPV (s)、T rPω (s)、T rQV (s)和T rQω (s)为复频域下海上整流站的传递函数。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤2)具体为:以预设的控制配对以及控制参数情况下的海上风机输出的有功功率、无功功率作为输入向量,以预设的控制配对以及控制参数情况下的海上风机的网侧逆变器的交流侧滤波电容的电压的幅值、频率作为输出向量,通过小信号分析法建立复频域的海上风机的功率级小信号动态方程;即:其中,ΔP i 为海上风机输出的有功功率的小信号扰动量;ΔQ i 为海上风机输出的无功功率的小信号扰动量;ΔV i 为海上风机的网侧逆变器的交流侧滤波电容的相电压的幅值的小信号扰动量;Δω i 为海上风机的网侧逆变器的交流侧滤波电容的相电压的频率的小信号扰动量;G iVP (s)、G iωP (s)、G iVQ (s)和G iωQ (s)为复频域下海上风机的网侧逆变器的功率环控制器的传递函数。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤3)中,所述基于海上整流站的功率级小信号动态方程和海上风机的功率级小信号动态方程建立海上风场的功率级小信号模型,具体为:其中,K ePF (s)、K ePC (s)、K eQC (s)和K eQF (s)为复频域下海上风场的开环传递函数,且K ePF (s)=G iVP (s)×T rPV (s)、K ePC (s)=G iωQ (s)×T rPω (s)、K eQC (s)=G iVP (s)×T rQV (s)、K eQF (s)=G iωQ (s)×T rQω (s)。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤3)中,所述并根据所述开环传递函数获得海上风场的闭环传递函数矩阵,具体为:其中,K cl 为海上风场的闭环传递函数矩阵;k 11 (s)、k 12 (s)、k 21 (s)和k 22 (s)为海上风场闭环传递函数矩阵中的传递函数,且
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述步骤4)具体为:其中,Λ K 为频率为n时,海上风场的相对增益矩阵,n为海上风机的网侧逆变器的功率环的穿越频率;λ k11 为相对增益典型值,且λ k11 是频率为n时, 的幅值。
7.一种基于相对增益阵列的海上风场功率耦合特性分析系统,其特征在于,包括:方程建立模块,其用于基于海上整流站的交流侧的相电压的幅值和频率以及海上整流站吸收的有功功率、无功功率在复频域建立海上整流站功率级小信号动态方程;以及,基于预设的控制配对以及控制参数,控制海上风机;并基于当前条件下的海上风机输出的有功功率、无功功率以及海上风机的网侧逆变器的交流侧滤波电容的相电压的幅值和频率,在复频域建立海上风机的功率级小信号动态方程;计算模块,其用于基于海上整流站的功率级小信号动态方程和海上风机的功率级小信号动态方程建立海上风场的功率级小信号模型,得到海上风场的开环传递函数,并根据所述开环传递函数获得海上风场的闭环传递函数矩阵;以及,基于海上风场的闭环传递函数获得海上风场的相对增益矩阵,并根据所述相对增益矩阵得到相对增益典型值;分析模块,其用于根据所述相对增益典型值表征海上风场的有功功率和无功功率功率耦合程度;预设相对增益典型值的上下限阈值,计算不同控制配对及其控制参数下的相对增益典型值,当相对增益典型值处于上下限阈值之间时,耦合程度满足要求,控制配对及其控制参数合理;反之,耦合程度不满足要求,控制配对及其控制参数不合理。
8.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令,所述处理器执行所述机器可执行指令以实现权利要求1至6任一项所述的基于相对增益阵列的海上风场功率耦合特性分析方法。
9.一种机器可读存储介质,其特征在于,该机器可读存储介质存储有机器可执行指令,该机器可执行指令在被处理器调用和执行时,用于实现权利要求1至6任一项所述的基于相对增益阵列的海上风场功率耦合特性分析方法。