[发明专利]混合式制动电阻变换器的电磁暂态等效建模方法和系统在审

专利信息
申请号: 202010541409.X 申请日: 2020-06-15
公开(公告)号: CN111753413A 公开(公告)日: 2020-10-09
发明(设计)人: 田园园;薛英林;赵峥;卢亚军;陈钊 申请(专利权)人: 国网经济技术研究院有限公司;国网山东省电力公司经济技术研究院
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F113/06
代理公司: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 冀志华
地址: 102209 北京市昌*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 混合式 制动 电阻 变换器 电磁 等效 建模 方法 系统
【说明书】:

发明涉及一种混合式制动电阻变换器的电磁暂态等效建模方法和系统,其包括以下步骤:1)对混合式制动电阻变换器的子模块拓扑结构进行分析,并对子模块中各主要元件进行等效建模;2)对运行过程中混合式制动电阻变换器子模块的运行状态进行分析,并基于步骤1)中各主要元件的等效模型,得到不同状态子模块的戴维南等效电路,进而得到混合式制动电阻变换器的支路戴维南等效电路;3)将混合式制动电阻变换器的支路戴维南等效电路代入柔直系统网络进行求解,得到含混合式制动电阻变换器的系统电磁暂态仿真结果。本发明可以广泛应用于混合式制动电阻变换器的电磁暂态仿真领域。

技术领域

本发明涉及海上风电经柔直系统送出的电磁暂态仿真技术领域,特别是关于一种用于海上风电经柔直系统送出的混合式制动电阻变换器的电磁暂态等效建模方法和系统。

背景技术

海上风电经柔直送出系统中,送端换流站需采用定交流电压、定频率控制来为海上风电场提供可靠的并网电压,因此输入柔直系统的有功功率无法由柔直换流站直接控制。当柔直系统故障导致其功率传输能力下降时,若风电场持续馈入功率,将打破进出柔直系统的功率平衡,产生功率盈余问题,且利用安控装置切除风电机组的时间无法与功率盈余情况下的电压、电流的发展速度匹配。盈余功率堆积在柔直系统中,将使系统直流电压迅速上升,可能会突破系统设备的过压过流应力,导致换流阀闭锁、柔直系统停运,同时可能使风电场并网点电压连带波动,导致风电机组大面积脱网,将会对电网产生较大的冲击,造成严重的经济损失。因此必须引入功率灵活可控的制动电阻变换器等装置。

由于海上平台面积紧张、运维困难,制动电阻变换器不宜布置于海上送端换流站交流侧,而应布置于陆上受端换流站直流侧,根据电力电子器件与制动电阻的运行特性,可分为集中式、分布式、混合式三种技术路线,各技术路线的子模块又可分为多种拓扑结构。在进行海上风电经柔直送出系统的电磁暂态仿真分析时,部分制动电阻变换器可直接采用电力系统暂态仿真软件PSCAD/EMTDC元件库中已有的单个IGBT器件模型或MMC半桥子模块集成模型进行等效。但混合式制动电阻变换器采用全新的子模块拓扑结构,虽然可用IGBT、二极管、电容与电阻等已有元件模块搭建出单个子模块拓扑,但实际柔直系统中混合式制动电阻变换器通常包含数百个子模块,且各子模块中IGBT器件的触发指令并不一致,因此无法用单个子模块拓扑结构等效;若在 PSCAD/EMTDC中手动搭建数百个子模块拓扑,则需耗费巨大的时间与精力,仿真模型界面不再一目了然、清晰明了,信号接口极易出错,更重要的是过多的元件模块将占用过多内存,严重影响PSCAD/EMTDC的运行速度,甚至导致柔直系统仿真模型无法运行。

发明内容

针对上述问题,本发明的目的是提供一种混合式制动电阻变换器的电磁暂态等效建模方法和系统,基于混合式制动电阻变换器各子模块中IGBT T1与IGBT T2的运行状态,将状态各异的子模块拓扑结构转化为相应的简化等效电路,进而得到混合式制动电阻变换器全支路的戴维南等效电路,为采用全新子模块拓扑结构的混合式制动电阻变换器提供了一种切实高效、流程清晰、简单可行的电磁暂态等效建模方法。

为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:

本发明的第一个方面,是提供一种混合式制动电阻变换器的电磁暂态等效建模方法,其包括以下步骤:

1)对混合式制动电阻变换器的子模块拓扑结构进行分析,并对子模块中各主要元件进行等效建模;

2)对运行过程中混合式制动电阻变换器子模块的运行状态进行分析,并基于步骤1)中各主要元件的等效模型,得到不同运行状态下子模块的戴维南等效电路,进而得到混合式制动电阻变换器的支路戴维南等效电路;

3)将混合式制动电阻变换器的支路戴维南等效电路代入柔直系统网络进行求解,得到含混合式制动电阻变换器的系统电磁暂态仿真结果。

进一步地,所述步骤1)中,对混合式制动电阻变换器的子模块中各主要元件进行等效建模的方法,包括以下步骤:

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