[發明專利]適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法

有效

• 申請號: 202110460054.6
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN112994072B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 賈科;楊彬;畢天姝;武文強;鄭黎明;侯來運
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據交流故障電壓跌落程度，求解故障側VSC的暫態有功電流輸出I_df與暫態輸出有功功率P_f；

步驟2，根據步驟1得到的故障側VSC的暫態輸出有功功率P_f，基于直流電容支路瞬時功率關系構建直流電壓故障分量的微分方程，并根據故障前運行條件求解直流電壓暫態分量Δu_dc；

步驟3，根據步驟2得到的直流電壓暫態分量Δu_dc，基于非故障側VSC控制方程計算故障影響傳播至非故障側VSC的交流電流輸出值i_d；

步驟4，根據步驟3得到的非故障側VSC的交流電流輸出值i_d，構建交流故障期間背靠背VSC的兩端口等效模型。

2.根據權利要求1所述的適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法，其特征在于，所述步驟1中故障側VSC的暫態有功電流輸出I_df的解析式為：

其中，為故障后背靠背VSC有功電流指令值，其取值根據故障后電壓幅值與低壓穿越準則決定；I₁、I₂為暫態電流暫態分量的初始值，r₁、r₂為衰減常數，分別為：

其中，k_ip、k_ii分別為背靠背VSC電流內環PI控制器的比例、積分系數，L為背靠背VSC交流出口濾波電抗，i_d0為故障前有功電流值；

結合對稱故障后背靠背VSC機端交流電壓降落程度，求解故障側VSC暫態輸出有功功率P_f為

其中，U_f為故障側交流電壓幅值。

3.根據權利要求1中所述的適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法，其特征在于，所述步驟2中直流電壓故障分量的微分方程為：

其中，C為直流電容值，u_dc0為直流電壓故障前穩態值，Δu_dc為直流電壓暫態分量，U為非故障側交流電壓幅值，k_up、k_ui分別為非故障側VSC電壓外環PI控制器比例、積分系數；U_f為故障側交流電壓幅值，I₁、I₂為暫態電流暫態分量的初始值，r₁、r₂為衰減常數；

求解式(4)得：

其中，各衰減指數項的初始值D₁、D₂、A、B與衰減常數λ₁、λ₂為：

其中，ΔP₀₊為故障發生瞬間0+時刻背靠背VSC兩端的有功功率差額。

4.根據權利要求1中所述的適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法，其特征在于，所述步驟3中的非故障側VSC的交流電流輸出值i_d為：

其中，i_d0為故障發生前非故障側VSC交流電流值，F(U_f)表示非故障側VSC的交流電流輸出值i_d為故障側交流電壓幅值U_f的函數，參數D₁、D₂、A、B均含有故障側交流電壓幅值U_f，D₁、D₂、A、B為各衰減指數項的初始值，r₁、r₂、λ₁、λ₂為衰減常數，k_up、k_ui分別為非故障側VSC電壓外環PI控制器比例、積分系數。

5.根據權利要求1中所述的適用背靠背VSC故障暫態計算的兩端口等效建模方法，其特征在于，所述步驟4中的兩端口等效模型為非線性壓控電流源等效模型，取故障側交流電壓幅值U_f為控制電壓，非故障側VSC等效為受控電流源。