[發(fā)明專利]一種柔性直流輸電裝置的仿真方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710760863.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109428340B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳廣祿;彭紅英;張星;徐得超;陳緒江;穆清;喬小敏;徐翌征;林因;吳丹岳;黃道姍;黃霆;劉智煖;蘇清梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院;國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

本發(fā)明涉及一種柔性直流輸電裝置的仿真方法及系統(tǒng)，包括：獲取橋臂電抗電壓、子模塊電容和橋臂中的子模塊數(shù)目；基于所述橋臂電抗、子模塊電容和橋臂中的子模塊數(shù)目和預(yù)先建立的模塊化多電平換流器模型，對(duì)柔性直流輸電裝置進(jìn)行仿真，獲得柔性直流及直流電網(wǎng)不同工況下的機(jī)電暫態(tài)運(yùn)行特性；預(yù)先建立的模塊化多電平換流器模型通過(guò)主電路參數(shù)、交流側(cè)等效電壓源控制量和直流側(cè)可控電流源控制量進(jìn)行構(gòu)建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種柔性直流輸電裝置的仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter,MMC)相比兩電平換流器具有模塊化設(shè)計(jì)易于擴(kuò)展、避免了多個(gè)IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)串聯(lián)的難題、諧波特性好等優(yōu)點(diǎn)，在電壓源換流器型高壓直流輸電等領(lǐng)域應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用。

MMC模塊化設(shè)計(jì)易于擴(kuò)展但同時(shí)也造成了子模塊數(shù)目眾多、節(jié)點(diǎn)規(guī)模龐大且開(kāi)關(guān)動(dòng)作頻繁無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速仿真及實(shí)時(shí)仿真的新問(wèn)題。以251電平半橋型MMC為例，一個(gè)換流站需要1500個(gè)子模塊，每一個(gè)子模塊中有4個(gè)開(kāi)關(guān)元件，而且每一個(gè)仿真步長(zhǎng)中開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通、關(guān)斷狀態(tài)都可能發(fā)生變化。因此，仿真超大規(guī)模MMC會(huì)給電磁暫態(tài)仿真帶來(lái)非常大的計(jì)算負(fù)擔(dān)，仿真過(guò)程極其緩慢，嚴(yán)重降低了與MMC仿真相關(guān)的科學(xué)研究的效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提出一種柔性直流輸電裝置的仿真方法及系統(tǒng)，根據(jù)大電網(wǎng)仿真中MMC外部等效電氣特性的特點(diǎn)對(duì)MMC進(jìn)行建模仿真，分別采用可控電壓源和可控電流源模擬MMC交直流側(cè)外部特性，提高仿真速度。

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種柔性直流輸電裝置的仿真方法，所述方法包括：

獲取橋臂電抗電壓、子模塊電容和橋臂中的子模塊數(shù)目；

基于所述橋臂電抗、子模塊電容和橋臂中的子模塊數(shù)目和預(yù)先建立的模塊化多電平換流器模型，對(duì)柔性直流輸電裝置進(jìn)行仿真，獲得柔性直流及直流電網(wǎng)不同工況下的機(jī)電暫態(tài)運(yùn)行特性；

所述預(yù)先建立的模塊化多電平換流器模型通過(guò)主電路參數(shù)、交流側(cè)等效電壓源控制量和直流側(cè)可控電流源控制量進(jìn)行構(gòu)建。

優(yōu)選的，所述預(yù)先建立的模塊化多電平換流器模型通過(guò)主電路參數(shù)、交流側(cè)等效電壓源控制量和直流側(cè)可控電流源控制量進(jìn)行構(gòu)建包括：

計(jì)算主電路參數(shù)，所述主電路參數(shù)的計(jì)算包括：計(jì)算直流側(cè)等效電抗和直流側(cè)等效電容；

確定交流側(cè)等效電壓源控制量，所述交流側(cè)等效電壓源控制量的確定包括：采用交流側(cè)可控電壓源模擬模塊化多電平換流器交流側(cè)外部特性，確定所述模塊化多電平換流器模型交流側(cè)等效電壓源控制量；

確定直流側(cè)可控電流源控制量，所述直流側(cè)可控電流源控制量的確定包括：采用直流側(cè)可控電流源模擬模塊化多電平換流器直流側(cè)外部特性，確定所述模塊化多電平換流器模型直流側(cè)可控電流源控制量。

進(jìn)一步地，所述采用交流側(cè)可控電壓源模擬模塊化多電平換流器交流側(cè)外部特性包括：針對(duì)交流側(cè)等效電路，采用可控電壓源等效模塊化多電平換流器橋臂。

進(jìn)一步地，所述模塊化多電平換流器模型交流側(cè)等效電壓源控制量由下式確定：

其中，V_smN為子模塊電壓額定值，v_jp為j相上橋臂參考電壓，v_jn為j相下橋臂參考電壓，u_jp為離散化后的j相上橋臂參考電壓，u_jn為離散化后的j相下橋臂參考電壓，round()為取整數(shù)函數(shù)。