[發明專利]一種電壓源型換流器并網系統外環控制解析傳遞函數建模方法及系統

在審

• 申請號: 201811243005.1
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109755957A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王姍姍;吳廣祿;趙兵;李英彪;王鐵柱;馬士聰;秦善萌;訾鵬;曾兵
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國家電網有限公司;國家電網公司華北分部
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 賈銀秋

1.一種電壓源型換流器并網系統外環控制解析傳遞函數建模方法，所述方法包括：

基于第一假設條件建立考慮電網強度和鎖相環動態的電壓源型換流器并網系統數學模型；

將所述電壓源型換流器并網系統數學模型進行線性化處理，獲取電壓源型換流器并網系統線性化數學模型；

對所述電壓源型換流器并網系統線性化數學模型進行求解，建立考慮鎖相環動態影響的電壓源型換流器并網電流的外環控制解析傳遞函數；

基于所述外環控制解析傳遞函數分析電壓源型換流器并網系統失穩機理并指導控制策略設計。

2.根據權利要求1所述的方法，所述第一假設條件為：

只考慮電氣聯系的強弱，內環電流反饋值能實時跟蹤內環電流參考值，忽略主電路中的電流或電磁動態響應過程，忽略調制過程延時和采樣延時，忽略損耗。

3.根據權利要求1所述的方法，所述并網系統數學模型包括：

主電路數學模型、鎖相環動態數學模型、內環控制數學模型、外環控制數學模型。

4.根據權利要求3所述的方法，所述主電路數學模型為：

所述主電路部分數學模型在dq坐標系下為

其中，L_eq＝L_t+L_arm/2，R_eq＝R_t+R_arm/2，L_ac＝L_eq+L_g，R_ac＝R_eq+R_g，s表示微分算子，R_eq為PCC母線與換流器閥側之間的等效電阻，L_eq為PCC母線與換流器閥側之間的等效電感，L_t為交流電網變壓器的等效電感，L_arm為MMC橋臂電感，L_ac為無窮大電源與換流器等效輸出電源間的等效電感，L_g為交流電網變壓器的等效電感，R_g為交流電網變壓器的等效電阻，R_t為交流電網變壓器的等效電阻，R_ac為無窮大電源與換流器等效輸出電源間的等效電阻，i_cd為換流器輸出電流d軸分量，i_cq為換流器輸出電流q軸分量，u_cd為換流器等效輸出電壓d軸分量，u_sd為PCC電壓d軸分量，ω1為，u_cq為換流器等效輸出電壓q軸分量，u_sq為PCC電壓q軸分量，u_gd為無窮大電源電壓d軸分量，u_gq為無窮大電源電壓q軸分量；

主電路部分有功P_S、無功Q_S及交流電壓幅值U_S表達式為：

5.根據權利要求3所述的方法，所述鎖相環動態數學模型為：

其中，

鎖相環動態數學模型被設計成二階響應特性時，其參數計算公式為：

其中，θ_PLL為鎖相環動態輸出相位，θ_pll為鎖相環輸出相位θ_PLL與ω₁t之差，k_{p_pll}為鎖相環動態比例積分控制器比例系數,T_{i_pll}為鎖相環動態比例積分控制器積分時間常數，ω_pll為鎖相環動態，ξ為阻尼比，G_pll為鎖相環比例積分控制器，為控制系統坐標系中PCC電壓q軸分量，ω₁為額定角頻率，s為拉普拉斯算子，u_sd0為PCC電壓d軸分量穩態值。

6.根據權利要求3所述的方法，所述內環控制數學模型為：

其中，為換流器輸出電流d軸分量的參考值，為換流器輸出電流q軸分量的參考值，為換流器輸出電流d軸分量的值，為換流器輸出電流q軸分量的值。