[發明專利]基于MMC的柔性直流及直流電網機電暫態仿真方法及系統

有效

• 申請號: 201710204912.4
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN107123981B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 劉棟;寇龍澤;龐輝;賀之淵;朱琳;吳學光
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/06;H02J3/36
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種基于MMC換流器的柔性直流及直流電網機電暫態仿真方法，其特征在于，包括：

建立暫態仿真模型，包括基于受控電流源的穩態潮流模型、交流側暫態模型、直流側暫態模型，所述基于受控電流源的穩態潮流模型用于生成暫態仿真所需要的初始潮流數據；

利用所述暫態仿真模型，仿真柔性直流及直流電網不同工況下的機電暫態運行特性；

采用注入母線電流作為穩態潮流模型，將MMC換流器等效為PQ節點或PV節點；

當MMC換流器等效為PQ節點，注入母線的電流相量為：

其中，V_R+jV_I為注入母線電壓相量；P_ref、Q_ref分別為注入母線的方向為正的有功功率和無功功率；I_R、I_I分別表示注入母線的電流相量的實部和虛部；V_R、V_I分別表示注入母線的電壓相量的實部和虛部；

當MMC換流器等效為PV節點，注入母線的方向為正的無功功率給定值Q_ref的值通過對母線電壓給定值與反饋值的差進行積分來確定，其余參數與MMC換流器等效為PQ節點應相同。

2.如權利要求1所述的基于MMC換流器的柔性直流及直流電網機電暫態仿真方法，其特征在于，所述交流側暫態模型為：

對于MMC換流器來說，R_c和L_c的表達式為：

其中，i_d、i_q分別表示三相電流在d、q軸上的分量，v_c表示換流閥出口的電壓，v_p表示公共聯結點PCC母線電壓，i為交流母線上的電流，R_c和L_c為別為交流側的等效電阻和等效電抗；L_t，R_t分別為換流變壓器的等效電抗和等效電阻，所述換流變壓器的等效電阻和等效電抗接近于0，L_arm、R_arm分別為橋臂電抗和橋臂等效電阻；v_pd、v_pq分別為公共聯結點母線PCC在d軸的電壓、在q軸的電壓。

3.如權利要求1所述的基于MMC換流器的柔性直流及直流電網機電暫態仿真方法，其特征在于，所述直流側暫態模型包括建立受控直流電流源I_dc和等效電容C_eq；

等效電容C_eq的表達式如下：

受控直流電流源I_dc的表示式如下：

其中：N為MMC單個橋臂的子模塊數；C_sm為子模塊中的電容；P_dc為受控電流源的功率；U_dc為受控電流源的電壓；P_ac、P_loss分別為交流側輸入的有功功率和MMC換流器功率損耗；v_cd、v_cq分別為MMC換流器d軸和q軸的出口電壓；i_d、i_q分別為交流電流在d、q軸上的分量。

4.如權利要求1所述的基于MMC換流器的柔性直流及直流電網機電暫態仿真方法，其特征在于，還包括建立控制系統模型，采用雙閉環控制結構的dq軸解耦控制方式，包括外環控制器和內環控制器；所述外環控制器基于有功功率和無功功率的初始潮流數據和附加參考值增量，用于產生內環控制器中交流電流dq軸分量的參考值i_dref和i_qref；

所述內環控制器將外環控制器的輸出作為參考值，同時將經過dq變換之后的電流測量值作為反饋量，利用解耦負反饋PI控制結構實現對PCC電流瞬時值的跟蹤控制。