[發(fā)明專(zhuān)利]一種VSC多尺度暫態(tài)建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811122921.X
• 申請(qǐng)日: 2018-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109088436B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樂(lè)波;厲璇;陳東;梅念;葉華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)有限公司;國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02J3/36
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

本發(fā)明涉及一種VSC多尺度暫態(tài)建模方法，其特征在于包括以下內(nèi)容：對(duì)VSC鎖相環(huán)檢測(cè)的三相電壓和三相電流進(jìn)行移頻相量?DQ量變換，構(gòu)建鎖相環(huán)移頻相量模型；根據(jù)正負(fù)序DQ電壓分量和電流分量，得到控制系統(tǒng)的正負(fù)序DQ控制變量；對(duì)該正負(fù)序DQ控制變量進(jìn)行移頻相量?DQ量反變換，構(gòu)建VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型；根據(jù)該正負(fù)序DQ控制變量和VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型，構(gòu)建VSC直流側(cè)等效直流源移頻相量模型；根據(jù)鎖相環(huán)移頻相量模型、VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型和VSC直流側(cè)等效直流源移頻相量模型，構(gòu)建VSC移頻相量電磁與機(jī)電多尺度暫態(tài)模型，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種VSC多尺度暫態(tài)建模方法，屬于電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)方法的應(yīng)用，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行已成為現(xiàn)實(shí)。然而，大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)諸多問(wèn)題，例如電壓穩(wěn)定性、電能質(zhì)量、故障穿越等，為方便分析和解決風(fēng)電并網(wǎng)所面臨的技術(shù)問(wèn)題，電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真已成為開(kāi)展風(fēng)電并網(wǎng)研究的一種重要手段。

電力系統(tǒng)暫態(tài)仿真一般分為電磁暫態(tài)仿真和機(jī)電暫態(tài)仿真兩類(lèi)，若對(duì)大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真，需要對(duì)電力電子裝置詳細(xì)建模，則仿真計(jì)算規(guī)模將超過(guò)傳統(tǒng)意義上的大型電力系統(tǒng)仿真。另一方面，模擬風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性及安全性等方面的影響一般采用機(jī)電暫態(tài)模型，然而該類(lèi)模型因過(guò)度忽略電力系統(tǒng)的快速動(dòng)態(tài)特性而無(wú)法對(duì)其進(jìn)行模擬。因此，采用相互獨(dú)立的機(jī)電暫態(tài)仿真和電磁暫態(tài)仿真均無(wú)法滿(mǎn)足風(fēng)電并網(wǎng)多尺度暫態(tài)特性仿真的要求。另外，隨著大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)HVDC(高壓直流輸電)并網(wǎng)，一般采用電磁暫態(tài)模型模擬直流系統(tǒng)，采用機(jī)電暫態(tài)模型模擬交流系統(tǒng)，從而達(dá)到仿真風(fēng)電并網(wǎng)多尺度暫態(tài)特性的目的，但是，這樣會(huì)面臨兩類(lèi)模型控制程序接口復(fù)雜，數(shù)據(jù)交換繁瑣等問(wèn)題。

近年來(lái)，多尺度暫態(tài)建模一般采用電壓源換流器(Voltage Source Converter,簡(jiǎn)稱(chēng)VSC)建模，且電壓源換流器建模一般應(yīng)用動(dòng)態(tài)相量法，典型的VSC及其控制系統(tǒng)的拓?fù)涫疽鈭D和典型的VSC及其控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平均值模型結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和2所示，一般將VSC交流側(cè)等效為三相受控電壓源，昂VSC直流側(cè)等效為受控直流源，該方法若計(jì)及高次諧波，雖然能模擬詳細(xì)的暫態(tài)變量，但是由于方程數(shù)目的增多增加了計(jì)算量且降低了計(jì)算速度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減少計(jì)算量且提高計(jì)算速度的VSC多尺度暫態(tài)建模方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種VSC多尺度暫態(tài)建模方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容：采用對(duì)稱(chēng)分量法，對(duì)VSC鎖相環(huán)檢測(cè)的三相電壓和三相電流進(jìn)行移頻相量-DQ量變換，構(gòu)建鎖相環(huán)移頻相量模型，并提取模型構(gòu)建中的正負(fù)序DQ電壓分量和電流分量；根據(jù)正負(fù)序DQ電壓分量和電流分量，通過(guò)控制系統(tǒng)的外環(huán)有功和無(wú)功控制以及內(nèi)環(huán)電流解耦控制，得到控制系統(tǒng)的正負(fù)序DQ控制變量；將控制系統(tǒng)的正負(fù)序DQ控制變量分別作為VSC交流側(cè)等效受控電壓源和VSC直流側(cè)等效直流源的正負(fù)序DQ控制變量；對(duì)該正負(fù)序DQ控制變量進(jìn)行移頻相量-DQ量反變換，構(gòu)建VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型；基于VSC兩側(cè)功率平衡關(guān)系，根據(jù)該正負(fù)序DQ控制變量和VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型，構(gòu)建VSC直流側(cè)等效直流源移頻相量模型；根據(jù)鎖相環(huán)移頻相量模型、VSC交流側(cè)等效受控電壓源移頻相量模型和VSC直流側(cè)等效直流源移頻相量模型，構(gòu)建VSC移頻相量電磁與機(jī)電多尺度暫態(tài)模型。

優(yōu)選地，采用對(duì)稱(chēng)分量法，對(duì)VSC鎖相環(huán)檢測(cè)的三相電壓和三相電流進(jìn)行移頻相量-DQ量變換，構(gòu)建鎖相環(huán)移頻相量模型，并提取模型構(gòu)建中的正負(fù)序DQ電壓分量和電流分量，具體過(guò)程為：對(duì)VSC的控制系統(tǒng)中鎖相環(huán)檢測(cè)的三相電壓和三相電流分別依次進(jìn)行希爾伯特變換和移頻相量變換，得到三相電壓和三相電流的移頻相量；采用對(duì)稱(chēng)分量法，對(duì)三相電壓和三相電流的移頻相量進(jìn)行移頻相量-DQ量變換，構(gòu)建VSC鎖相環(huán)移頻相量模型，并提取模型構(gòu)建中的正負(fù)序DQ電壓分量和電流分量，其中，移頻相量-DQ量變換為：