[發明專利]一種LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的建模方法

有效

• 申請號: 202011069476.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112072690B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 文勁宇;賀永杰;周家培;向往;趙靜波
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;全球能源互聯網研究院有限公司;國網江蘇省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02M7/00;H02M7/162;H02M7/483;H02M7/521;G06F30/20
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 胡秋萍;李智

本發明公開了一種LCC?MMC串聯型混合直流輸電系統的建模方法，屬于電力系統建模領域。本發明將LCC?MMC串聯型混合直流輸電系統分為主電路和控制器兩部分，首先用換流器的等值電路替換換流器，建立主電路的等值電路，然后利用基爾霍夫電壓定律KVL和基爾霍夫電流定律KCL，建立主電路的動態模型。首次利用LCC和MMC的等值電路替換LCC和MMC，解決了LCC?MMC串聯型系統建模問題。LCC?MMC串聯型混合直流輸電系統的動態模型是建立其穩態模型和小信號模型的基礎。整個建模方法具有操作簡單、容易擴展的優點。

技術領域

本發明屬于電力系統建模領域，更具體地，涉及一種LCC(Line CommutatedConverter，電網換相換流器)-MMC(Modular Multilevel Converter，模塊化多電平換流器)串聯型混合直流輸電系統的建模方法。

背景技術

我國能源基地和負荷中心在空間上逆向分布的特點促使了能源資源大范圍優化配置的迫切需求。由于具備遠距離大容量輸電的優勢，直流輸電技術在能源資源優化配置的過程中發揮了重要作用。其中，基于電網換相換流器的高壓直流輸電具有容量大、損耗小、技術成熟、成本較低等優點，但也具有占地面積大、不能向無源系統供電、逆變側容易發生換相失敗等缺點；與之相對的，基于模塊化多電平換流器的高壓直流輸電具有占地面積小、能夠向無源系統供電、沒有換相失敗問題等優點，但卻具有容量小、損耗大、技術不夠成熟、成本較高等缺點。因此，結合二者的技術優勢，混合直流輸電技術得到了快速發展。已經有許多學者針對不同的應用場景提出了不同的混合直流輸電系統。

系統設計和參數選擇是混合直流輸電系統的重要研究內容，而基于混合直流輸電系統小信號模型的小信號穩定性分析可以為系統設計和參數選擇提供有價值的參考。關于LCC、MMC以及LCC-MMC并聯型混合直流輸電系統的小信號模型，已經有許多學者進行研究，LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統中LCC和MMC直接串聯，建立其小信號模型存在一定難度，截至目前，關于LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的小信號模型，尚未見諸報道。

發明內容

針對現有技術的缺陷和改進需求，本發明提供了一種LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的建模方法，其目的在于提出一種LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的動態模型，并基于動態模型建立LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的穩態模型和小信號模型，為系統設計、參數選擇、穩態特性分析、小信號穩定性分析和小信號穩定性校驗提供理論基礎。

為實現上述目的，按照本發明的第一方面，提供了一種LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統主電路動態模型的建模方法，所述主電路包括：整流側交流系統、整流站、直流輸電線路、逆變站和逆變側交流系統；整流站包括：整流器、交流濾波器與無功補償設備、變壓器和平波電抗器；其中，整流器由LCC換流器組成；逆變站包括：逆變器、交流濾波器與無功補償設備、變壓器和平波電抗器；其中，逆變器由LCC換流器和MMC換流器串聯組成；

該方法包括以下步驟：

S1.根據LCC整流器的輸入-輸出方程，建立LCC整流器的等值電路；

S2.根據LCC逆變器的輸入-輸出方程，建立LCC逆變器的等值電路；

S3.根據MMC的輸入-輸出方程，建立MMC的等值電路；

S4.分別用LCC整流器的等值電路、LCC逆變器的等值電路和MMC的等值電路替換LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的主電路中的LCC整流器、LCC逆變器和MMC，建立LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的主電路的等值電路；

S5.基于LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的主電路的等值電路，利用基爾霍夫電壓定律KVL和基爾霍夫電流定律KCL，建立LCC-MMC串聯型混合直流輸電系統的主電路的動態模型。

優選地，步驟S1包括以下子步驟：