[发明专利]虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法

说明书

本发明涉及柔性直流输电混合仿真系统的功率接口算法，具体涉及虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法，柔性直流输电混合仿真系统包括数字仿真子系统、物理动模仿真子系统和功率接口单元，功率接口单元分别连接数字仿真子系统和物理动模仿真子系统；功率接口单元用于将数字仿真子系统的输出电压信号进行功率放大，驱动物理动模子系统的运行，同时用于将物理动模子系统的电流信号采样后反馈至数字仿真子系统内；在物理动模子系统反馈至数字仿真子系统的电流信号中加入虚拟电阻进行补偿。该功率接口算法能有效提高柔性直流输电混合仿真系统的稳定性，对于提高柔性直流混合仿真系统的性能具有重要理论价值和现实意义。

技术领域

本发明属于柔性直流输电混合仿真系统的功率接口算法，尤其涉及虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法。

背景技术

模块化多电平柔性直流输电系统中含有大量电力电子器件，运行方式多样，导致其动态行为复杂。传统的纯数字仿真方法难以满足分析其动态特性的需要。因此，建立数字物理混合仿真系统并在此基础上开展柔性直流输电系统动态特性的仿真分析具有重要现实意义。

功率接口单元是柔性直流输电混合仿真系统的重要组成部件，用于有效连接数字仿真子系统和物理动模仿真子系统。目前的数字物理混合仿真功率接口的研究中，主要采用的方法是理想变压器法(Ideal Transformer Method,ITM)及阻尼阻抗法(DampingImpedance Method,DIM)。ITM方法最易实现，具有更好的带有源负载能力，但该方法在物理动模子系统参数变化时有可能导致混合仿真系统不稳定，应用受到限制。DIM法具有更高的稳定性，需要计算柔性直流输电系统的等效阻抗以实现阻抗匹配，计算难度很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种从减小数字仿真子系统等效阻抗幅值的角度出发，提出在功率接口单元中的电流反馈环节加入虚拟电阻的方法，对ITM功率接口进行改进的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法。对于提高柔性直流混合仿真系统的性能具有重要理论价值和现实意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法，柔性直流输电混合仿真系统包括数字仿真子系统、物理动模仿真子系统和功率接口单元，功率接口单元分别连接数字仿真子系统和物理动模仿真子系统；功率接口单元用于将数字仿真子系统的输出电压信号进行功率放大，驱动物理动模子系统的运行，同时用于将物理动模子系统的电流信号采样后反馈至数字仿真子系统内；在物理动模子系统反馈至数字仿真子系统的电流信号中加入虚拟电阻进行补偿。

在上述的虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法中，虚拟电阻阻值的选取包括以下步骤：

步骤1、设U_S(s)和Z_S(s)分别为数字仿真子系统的等效电源和等效阻抗，U_H(s)和Z_H(s)分别为物理动模子系统的等效电源和等效阻抗；功率接口单元等效为一个受控电流源A和一个受控电压源U；

步骤2、设U₁(s)和I₁(s)分别为数字仿真子系统与功率接口单元接口处的电压和电流，U₂(s)和I₂(s)分别为物理动模子系统与功率接口单元接口处的电压和电流；

步骤3、受控电流源A输出电流为I₁(s)，其受控量为：

式中，R*>0为虚拟电阻；

现有的基于ITM的接口算法中，受控电流源A的输出电流I₁(s)的受控量为：

I₁(s)＝I₂(s) (2)