[发明专利]确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统

说明书

本发明公开了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统，包括：采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并传递至混合仿真系统的数字仿真端；基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；确定所述端口电流计算值和端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。本发明基于换流器虚拟阻抗进行补偿，能够实现适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口，提高了数模混合仿真系统的稳定性与精确性，具有重要的理论价值与实用价值。

技术领域

本发明涉及计量校准领域，并且更具体地，涉及一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统。

背景技术

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术是一种新型高压直流输电技术，由于具有占地省、谐波小、有无无功独立可调、具备黑启动能力等优点，而在可再生能源并网发电、区域电网异步互联等领域得到越来越广泛的应用，是未来直流输电领域的发展趋势。

模块化多电平换流器包含大量电力电子开关，其运行特性高度复杂，采用传统的电力仿真软件难以高效地分析其动态特性，尤其是在进行控制保护半实物仿真测试时，需要对换流器仿真模型进行大量简化，以满足实时运行要求，而简化的模型影响了测试精度。

为了更加精确、高效地研究模块化多电平换流器的并网运行特性，基于实时仿真发展出了数字物理混合仿真(功率在环)仿真技术，即采用实时仿真模拟交流电网，而模块化多电平换流器采用物理动模，二者采用功率放大器、电压电流互感器等作为功率接口。为了保证混合仿真系统的运行稳定性，必须采用合理的功率接口算法，确定合适的多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗。

发明内容

本发明提出一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统，以解决如何确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗，从而实现一种适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法，所述方法包括：

通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端；

基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；

确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。

优选地，其中所述基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：

其中，U_A(s)为数字仿真端的等效电网电压；Z_A(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z^*(s)为虚拟阻抗；U₂’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I₂’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I₁(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。

优选地，其中所述确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：

在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：