[發(fā)明專利]虛擬電阻補(bǔ)償?shù)娜嵝灾绷鬏旊娀旌戏抡嫦到y(tǒng)功率接口算法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711329509.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108011391B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樂(lè)健;張好;王曹;朱江峰;周文俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

1.虛擬電阻補(bǔ)償?shù)娜嵝灾绷鬏旊娀旌戏抡嫦到y(tǒng)功率接口算法，柔性直流輸電混合仿真系統(tǒng)包括數(shù)字仿真子系統(tǒng)、物理動(dòng)模仿真子系統(tǒng)和功率接口單元，功率接口單元分別連接數(shù)字仿真子系統(tǒng)和物理動(dòng)模仿真子系統(tǒng)；功率接口單元用于將數(shù)字仿真子系統(tǒng)的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)物理動(dòng)模子系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)用于將物理動(dòng)模子系統(tǒng)的電流信號(hào)采樣后反饋至數(shù)字仿真子系統(tǒng)內(nèi)；其特征是，在物理動(dòng)模子系統(tǒng)反饋至數(shù)字仿真子系統(tǒng)的電流信號(hào)中加入虛擬電阻進(jìn)行補(bǔ)償；

虛擬電阻阻值的選取包括以下步驟：

步驟1、設(shè)U_S(s)和Z_S(s)分別為數(shù)字仿真子系統(tǒng)的等效電源和等效阻抗，U_H(s)和Z_H(s)分別為物理動(dòng)模子系統(tǒng)的等效電源和等效阻抗；功率接口單元等效為一個(gè)受控電流源A和一個(gè)受控電壓源U；

步驟2、設(shè)U₁(s)和I₁(s)分別為數(shù)字仿真子系統(tǒng)與功率接口單元接口處的電壓和電流，U₂(s)和I₂(s)分別為物理動(dòng)模子系統(tǒng)與功率接口單元接口處的電壓和電流；

步驟3、受控電流源A輸出電流為I₁(s)，其受控量為：

式中，R^*>0為虛擬電阻；

現(xiàn)有的基于ITM的接口算法中，受控電流源A的輸出電流I₁(s)的受控量為：

I₁(s)＝I₂(s) (2)

步驟4、受控電流源U的輸出電壓為U₂(s)，其受控量為：

U₂(s)＝U₁(s)e^-sT (3)

式中，T為取決于功率接口單元中功率放大器特性的延時(shí)時(shí)間常數(shù)，可預(yù)先測(cè)量得到；

步驟5、將U_H(s)置零，可得：

由式(1)、式(3)和式(4)可得：

步驟6、根據(jù)式(5)得柔性直流輸電混合仿真系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：

由奈奎斯特穩(wěn)定性判據(jù)得柔性直流輸電混合仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件為：

步驟7、現(xiàn)有的功率接口單元均采用滿足式(2)的電流反饋，相對(duì)式(1)為R^*→∞的一種特殊情況，將R^*＝∞代入式(7)，得到不采用虛擬電阻補(bǔ)償時(shí)柔性直流輸電混合仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定性條件為：

令：

將式(9)代入式(7)，得到：

(|Z_S(s)|²-|Z_H(s)|²)R^*＜2(R₂|Z_S(s)|²+R₁|Z_H(s)|²) (10)；

步驟8、對(duì)比分析式(8)和式(10)可知：

①當(dāng)|Z_S(s)|<|Z_H(s)|時(shí)，由式(8)可知未采用虛擬電阻補(bǔ)償時(shí)的系統(tǒng)保持穩(wěn)定，由式(10)可知無(wú)論R^*為何值，采用虛擬電阻補(bǔ)償后的系統(tǒng)保持穩(wěn)定；由此可得采用虛擬電阻補(bǔ)償后未造成原本穩(wěn)定的系統(tǒng)失穩(wěn)；

②當(dāng)|Z_S(s)|>|Z_H(s)|時(shí)，由式(8)可知未采用虛擬電阻補(bǔ)償時(shí)的系統(tǒng)不穩(wěn)定，而由式(10)可知，只要滿足：

則采用虛擬電阻補(bǔ)償后的系統(tǒng)能保持穩(wěn)定；

步驟9、數(shù)字仿真子系統(tǒng)的等效阻抗Z_S(s)基本恒定且可以方便地獲取，由式(11)可知，當(dāng)物理動(dòng)模子系統(tǒng)等效阻抗幅值|Z_H(s)|最小時(shí)，R^*也需滿足式(11)的要求，物理動(dòng)模子系統(tǒng)等效阻抗幅值|Z_H(s)|具有最小值的條件是：R₂＝0,L₂＝L_T/2，L_T為柔性直流輸電系統(tǒng)換流變壓器的漏抗，則優(yōu)選虛擬電阻R*阻值為：