[发明专利]基于相分量的MMC-HVDC机电暂态仿真方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于相分量的MMC‑HVDC机电暂态仿真方法及系统，方法包括：获得MMC‑HVDC交流侧的PCC点电压、PCC点电流、变压器出口电压、变压器出口电流、换流器出口电压和换流器出口电流；基于相分量原理，对所述PCC点电压、所述PCC点电流、所述变压器出口电压、所述变压器出口电流、所述换流器出口电压和所述换流器出口电流进行移相。根据各相分量进行建模，简化电网的代数方程与MMC换流器之间的数据接口和交换提高了响应速度。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种基于相分量的MMC-HVDC机电暂态仿真方法及系统。

背景技术

随着中国直流输电和新能源快速发展，大量的电力电子设备接入电网，电力系统交直流混联的现象也愈发普遍，这对于电力系统的仿真技术提出了更高的要求。目前对于交直流混联系统的仿真，一般集中在电磁暂态仿真方面。电磁暂态仿真精度高，能够反映换流器开关动作，但是其受制于仿真步长小，大规模的交直流混联电网仿真速度慢。而机电暂态仿真作为传统的电力系统稳定分析工具，具有计算规模大、仿真速度快的特点。随着高比例电力电子设备的引入，需要研究交直流混联系统下机电暂态的建模与仿真问题。

目前对于机电暂态仿真中已有的技术方式改进主要分为两个方面，一方面是对于系统一次侧进行改进化简，另一方面着重于控制系统模型的改进和化简。

联合仿真模型，对直流系统进行时变动态相量建模，对除去直流系统部分建立机电暂态模型。但是该仿真方法一方面在对故障仿真时会变的尤为复杂且在三相不对称故障仿真中误差较大，另一方面在仿真过程中需要数据接口，增加了模型的复杂性和计算量。

基于时变动态相量的MMC(modularmulti-level converter，模块化多电平换流器)机电暂态仿真模型，在dq坐标系下研究了换流器在不对称故障下的仿真问题，但是上述文献所建立的机电暂态仿真模型无法对于同时含有LCC-HVDC(line commutatedconverterhighvoltage direct current高压直流换流器)和VSC-HVDC(voltage sourcedconverterhighvoltage direct current基于电压源换流器的高压直流)系统进行仿真。

传统的间接控制模型，常由外环控制和内环控制组成，电流动态响应快且具有优异的限流能力。控制系统的传统模型为通过PI环节实现在dq坐标系下有功类控制和无功类控制的解耦，但是这种控制方式需要添加补偿来抵消耦合项和电网电压的影响，增加了复杂性且降低了鲁棒性。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种基于相分量的MMC-HVDC机电暂态仿真方法及系统，提高了响应速度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于相分量的MMC-HVDC机电暂态仿真方法，所述方法包括：

获得MMC-HVDC交流侧的PCC点电压、PCC点电流、变压器出口电压、变压器出口电流、换流器出口电压和换流器出口电流；

基于相分量原理，对所述PCC点电压、所述PCC点电流、所述变压器出口电压、所述变压器出口电流、所述换流器出口电压和所述换流器出口电流进行移相，获得所述PCC点电压的相分量、所述PCC点电流的相分量、所述变压器出口电压的相分量、所述变压器出口电流的相分量、所述换流器出口电压的相分量和所述换流器出口电流的相分量；

将控制量输入外环控制器，获得电流参考值；所述控制量包括移相后的所述变压器出口电压、所述变压器出口电流、所述换流器出口电压和所述换流器出口电流；

将所述电流参考值输入内环控制器，获得MMC-HVDC交流侧电流的实部分量和虚部分量；所述内环控制器的传递函数为1；

根据MMC-HVDC交流侧电流的实部分量和虚部分量建立基于相分量的MMC-HVDC直流侧模型。