[发明专利]一种电压源型换流器并网系统外环控制解析传递函数建模方法及系统

权利要求书

1.一种电压源型换流器并网系统外环控制解析传递函数建模方法，所述方法包括：

基于第一假设条件建立考虑电网强度和锁相环动态的电压源型换流器并网系统数学模型；

将所述电压源型换流器并网系统数学模型进行线性化处理，获取电压源型换流器并网系统线性化数学模型；

对所述电压源型换流器并网系统线性化数学模型进行求解，建立考虑锁相环动态影响的电压源型换流器并网电流的外环控制解析传递函数；

基于所述外环控制解析传递函数分析电压源型换流器并网系统失稳机理并指导控制策略设计。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第一假设条件为：

只考虑电气联系的强弱，内环电流反馈值能实时跟踪内环电流参考值，忽略主电路中的电流或电磁动态响应过程，忽略调制过程延时和采样延时，忽略损耗。

3.根据权利要求1所述的方法，所述并网系统数学模型包括：

主电路数学模型、锁相环动态数学模型、内环控制数学模型、外环控制数学模型。

4.根据权利要求3所述的方法，所述主电路数学模型为：

所述主电路部分数学模型在dq坐标系下为

其中，L_eq＝L_t+L_arm/2，R_eq＝R_t+R_arm/2，L_ac＝L_eq+L_g，R_ac＝R_eq+R_g，s表示微分算子，R_eq为PCC母线与换流器阀侧之间的等效电阻，L_eq为PCC母线与换流器阀侧之间的等效电感，L_t为交流电网变压器的等效电感，L_arm为MMC桥臂电感，L_ac为无穷大电源与换流器等效输出电源间的等效电感，L_g为交流电网变压器的等效电感，R_g为交流电网变压器的等效电阻，R_t为交流电网变压器的等效电阻，R_ac为无穷大电源与换流器等效输出电源间的等效电阻，i_cd为换流器输出电流d轴分量，i_cq为换流器输出电流q轴分量，u_cd为换流器等效输出电压d轴分量，u_sd为PCC电压d轴分量，ω1为，u_cq为换流器等效输出电压q轴分量，u_sq为PCC电压q轴分量，u_gd为无穷大电源电压d轴分量，u_gq为无穷大电源电压q轴分量；

主电路部分有功P_S、无功Q_S及交流电压幅值U_S表达式为：

5.根据权利要求3所述的方法，所述锁相环动态数学模型为：

其中，

锁相环动态数学模型被设计成二阶响应特性时，其参数计算公式为：

其中，θ_PLL为锁相环动态输出相位，θ_pll为锁相环输出相位θ_PLL与ω₁t之差，k_{p_pll}为锁相环动态比例积分控制器比例系数,T_{i_pll}为锁相环动态比例积分控制器积分时间常数，ω_pll为锁相环动态，ξ为阻尼比，G_pll为锁相环比例积分控制器，为控制系统坐标系中PCC电压q轴分量，ω₁为额定角频率，s为拉普拉斯算子，u_sd0为PCC电压d轴分量稳态值。

6.根据权利要求3所述的方法，所述内环控制数学模型为：

其中，为换流器输出电流d轴分量的参考值，为换流器输出电流q轴分量的参考值，为换流器输出电流d轴分量的值，为换流器输出电流q轴分量的值。