[發明專利]一種電力電子并網變流器韌性評估方法

有效

• 申請號: 202010411613.X
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111680884B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 黃萌;陳永洋;許家琦;車江龍;劉浴霜;查曉明
• 申請（專利權）人: 武漢大學;國網湖北省電力有限公司
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢智正誠專利代理事務所(普通合伙) 42278
• 代理人: 張世亮

1.一種電力電子并網變流器韌性評估方法，其特征在于，所述方法包括：

確定電力電子并網變流器系統下的多個擾動失效模式，根據各個擾動失效模式選取變流器相應的故障前兆量，所述變流器為電力電子并網變流器；確定各故障前兆量對應的韌性指標，所述故障前兆量至少包括調制比、橋臂電流、子模塊電容電壓和器件結溫；

確定所述電力電子并網變流器系統下的線路經過的電氣設備，獲取所述電力電子并網變流器系統的系統負荷；根據所述線路經過的電氣設備和所述系統負荷構建電網事故預想事故集，所述電網事故預想事故集至少包括電網交流側故障和雙端MMC輸電線路的直流側故障；

計算各個韌性指標出現所述電網事故預想事故集中的不同的故障后的瞬時應力，其中，所述計算各個韌性指標出現所述電網事故預想事故集中的不同的故障后的瞬時應力的步驟包括：基于NLM調制的變流器控制環模型計算調制比，采取離散時間建模法計算子模塊電容電壓和橋臂電流瞬時應力，并通過測量絕緣柵雙極型晶體管的熱損耗來估算器件的瞬時結溫；

獲取局部變權綜合評價模型，將各個韌性指標出現故障后的瞬時應力送入所述局部變權綜合評價模型來計算韌性綜合評估指標，以得出綜合評估結果；

其中，所述擾動失效模式包括控制環失效模式、電失效模式和熱失效模式。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙端MMC輸電線路的直流側故障包括直流側雙極短路故障和交流側單極斷線故障；所述電網交流側故障包括交流側電網電壓跌落故障、交流側三相對稱接地故障、交流側單相接地故障以及交流側兩相短路故障。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述電網事故預想事故集還包括變流器系統功率流反向指令以及所述電力電子并網變流器系統的過載工況。

4.如權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，通過以下公式計算所述調制比：

其中，m表示所述調制比，k_i表示電流內環等效系數；v_gd和v_gq分別為電網電壓的dq軸分量，i_gd和i_gq分別為交流側電流的dq軸分量，k_vp和k_vi分別為電壓外環的比例系數和積分系數，k_Qp和k_Qi分別為無功外環的比例系數和積分系數，Δv和ΔQ分別為直流電壓與無功功率的輸入值與其指令值之間的差值。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述通過測量絕緣柵雙極型晶體管的熱損耗來估算器件的瞬時結溫的步驟，包括：

測量流過絕緣柵雙極型晶體管的電流，計算流過所述絕緣柵雙極型晶體管的電流平均值I_T；

獲取所述絕緣柵雙極型晶體管的輸出特性擬合曲線，將所述電流平均值I_T送入所述輸出特性擬合曲線，得到所述絕緣柵雙極型晶體管的閾值壓降V_ce，并根據所述電流平均值I_T和所述閾值壓降V_ce計算所述絕緣柵雙極型晶體管的通態損耗P_cond；

獲取所述絕緣柵雙極型晶體管的開關頻率f_s、所述絕緣柵雙極型晶體管的開通損耗系數E_sw/on和關斷損耗系數E_sw/off，根據所述開關頻率f_s、所述開通損耗系數E_sw/on和所述關斷損耗系數E_sw/off計算所述絕緣柵雙極型晶體管的開關損耗P_switch；

獲取所述絕緣柵雙極型晶體管的溫度系數R_th和環境溫度T_c；

根據所述開關損耗P_switch、溫度系數R_th、環境溫度T_c、和通態損耗P_cond來計算器件的瞬時結溫T_j。