[发明专利]一种VSC多尺度暂态建模方法

权利要求书

1.一种VSC多尺度暂态建模方法，其特征在于，包括以下内容：

采用对称分量法，对VSC锁相环检测的三相电压和三相电流进行移频相量-DQ量变换，构建锁相环移频相量模型，并提取模型构建中的正负序DQ电压分量和电流分量，具体过程为：

对VSC的控制系统中锁相环检测的三相电压和三相电流分别依次进行希尔伯特变换和移频相量变换，得到三相电压和三相电流的移频相量；

采用对称分量法，对三相电压和三相电流的移频相量进行移频相量-DQ量变换，构建VSC锁相环移频相量模型，并提取模型构建中的正负序DQ电压分量和电流分量，其中，移频相量-DQ量变换为：

根据正负序DQ电压分量和电流分量，通过控制系统的外环有功和无功控制以及内环电流解耦控制，得到控制系统的正负序DQ控制变量；

将控制系统的正负序DQ控制变量分别作为VSC交流侧等效受控电压源和VSC直流侧等效直流源的正负序DQ控制变量；

对该正负序DQ控制变量进行移频相量-DQ量反变换，构建VSC交流侧等效受控电压源移频相量模型，具体过程为：

对该正负序DQ控制变量依次进行希尔伯特变换和移频相量变换，得到VSC交流侧三相等效受控电压源的正负序移频相量；

对VSC交流侧三相等效受控电压源的正负序移频相量进行移频相量-DQ量反变换，构建VSC交流侧等效受控电压源移频相量模型，其中，移频相量-DQ量反变换为：

基于VSC两侧功率平衡关系，根据该正负序DQ控制变量和VSC交流侧等效受控电压源移频相量模型，构建VSC直流侧等效直流源移频相量模型；

根据锁相环移频相量模型、VSC交流侧等效受控电压源移频相量模型和VSC直流侧等效直流源移频相量模型，构建VSC移频相量电磁与机电多尺度暂态模型。

2.如权利要求1所述的一种VSC多尺度暂态建模方法，其特征在于，对VSC的控制系统中锁相环检测的三相电压和三相电流分别依次进行希尔伯特变换和移频相量变换，得到三相电压和三相电流的移频相量，具体过程为：

VSC的控制系统中锁相环检测的a相电压v_a(t)为：

式中，t为时间变量，A(t)为因扰动或故障而随时间波动的电压幅值，w₀为电网基频，Δw(t)为a相电压所含角频率的偏差，为初始相位角且为定值；由于a相电压所含角频率的偏差Δw(t)，a相电压的相位角差累计为μ为积分变量，取值区间为[0,t]，则：

v_a(t)＝A(t)cos[w₀t+Δδ_u(t)] (3)

对公式(3)进行希尔伯特变换得到a相电压的解析变量v_a(t)：

对公式(4)进行移频相量变换得到a相电压的移频相量D[v_a(t)]：

D[v_a(t)]＝V_{u_R}(t)+jV_{u_I}(t)＝A(t)[cos(Δδ_u(t))+jsin(Δδ_u(t))] (5)

式中，V_{u_R}(t)和V_{u_I}(t)为a相电压的模域分解值，根据公式(5)得到如下关系式：

根据上述a相电压移频相量D[v_a(t)]的推导过程，得到b相电压的移频相量D[v_b(t)]和c相电压的移频相量D[v_c(t)]：

式中，v_b(t)为b相电压的解析变量，V_{v_R}(t)和V_{v_I}(t)为b相电压的模域分解值，Δδ_v(t)为b相电压的相位角度差，v_c(t)为c相电压的解析变量，V_{w_R}(t)和V_{w_I}(t)为c相电压的模域分解值，Δδ_w(t)为c相电压的相位角度差；

根据上述三相电压的移频相量的推导过程，得到三相电流的移频相量：

D[i_c(t)]＝I_{w_R}(t)+jI_{w_I}(t)

式中，D[i_a(t)]为a相电流的移频相量，I_{u_R}(t)和I_{u_I}(t)为a相电流的模域分解值，D[i_b(t)]为b相电流的移频相量，I_{v_R}(t)和I_{v_I}(t)为b相电流的模域分解值，D[i_c(t)]为c相电流的移频相量，I_{w_R}(t)和I_{w_I}(t)为c相电流的模域分解值。