[發明專利]一種用于高效電磁暫態仿真的柔性變電站建模方法

有效

• 申請號: 202010049494.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111291468B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 李霞林;劉宏;黃迪;郭力;王成山
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種用于高效電磁暫態仿真的柔性變電站建模方法，包括下列步驟：

(1)基于柔性變電站MMC上、下橋臂子模塊電容電壓動態過程一致的設定，建立MMC交流側和直流側的等效模型，并且給出第k相上橋臂子模塊電容電壓u_cp,k和下橋臂子模塊電容電壓u_cn,k的計算方法：

式中，k＝a,b,c，p和n分別代表上下橋臂；i_sk為交流側第k相交流電流，i_cirk為第k相直流橋臂環流，u_pk、u_nk分別為MMC第k相上、下橋臂電壓，i_s,pk、i_s,nk分別為第k相上、下橋臂子模塊上管IGBT上流過的電流，u_pk,ref、u_nk,ref分別為控制系統輸出的上橋臂和下橋臂的調制波，C為子模塊電容，I_DAB,pk和I_DAB,nk為四繞組中頻隔離DC/DC電路流入子模塊的電流，并有

I_DAB,pk＝I_pk

I_DAB,nk＝I_nk

式中，I_pk和I_nk為四繞組中頻隔離DC/DC變換器等效模型中由原邊k繞組等效的受控電流源；分別為子模塊電流i_s,pk、i_s,nk中含有的基頻和二倍頻電流分量之和，基頻和二倍頻分量分別采用兩個帶通濾波器從i_s,pk、i_s,nk中提取，其中基頻和二倍頻帶通濾波器傳遞函數的表達通式為：

式中，G和z為增益和阻尼比，ω₀為固有頻率，基頻分量的固有頻率為100π，二倍頻分量的固有頻率為200π；基頻和二倍頻帶通濾波器的輸入為子模塊功率P_s，輸出分別為其中包含的基頻功率分量P_s¹和二倍頻功率分量P_s²，子模塊功率P_s、基頻和二倍頻功率分量和P_s¹²和基頻和二倍頻電流分量之和由下式得到

P_s＝U_cI_s

P_s¹²＝P_s¹+P_s²

式中，U_c為子模塊電容電壓，I_s為流過子模塊上橋臂IGBT的電流，為I_s中包含的基頻和二倍頻電流分量和；

(2)四繞組中頻隔離DC/DC變換器的平均值等效模型采用受控電流源替換變換器四個全橋，由MMC等效模型得到的上下橋臂子模塊電壓u_cp,k和u_cn,k，k＝a,b,c，作為四繞組中頻隔離DC/DC變換器原邊端口連接受控電壓源的參考值，同時假設柔性變電站連接在同一橋臂的四繞組中頻隔離DC/DC變換器動態過程相同，將MMC上、下橋臂子模塊連接的M個四繞組中頻隔離DC/DC變換器分別用一個變換器平均值模型進行等效；對于上橋臂，端口受控電壓源為相應相的子模塊電容電壓u_cp,k，變換器四個全橋等效的受控電流源I_1p、I_pa、I_pb和I_pc根據下述公式進行控制：

式中，P_sum為原副邊繞組之間傳輸的總功率，d為控制器輸出移相占空比，n為變壓器變比，M為上橋臂連接四繞組中頻隔離DC/DC變換器的數量，L為變壓器的原副邊漏感與串聯電感之和，f為開關頻率，u_cp,a、u_cp,b、u_cp,c分別為上橋臂四繞組DC/DC變換器連接的MMC三相子模塊電壓，u_1p為上橋臂四繞組中頻隔離DC/DC變換器的副邊繞組電壓。