[发明专利]一种计及仿真软件内部延时的柔直换流器宽频建模方法

权利要求书

1.一种计及仿真软件内部延时的柔直换流器宽频建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取换流器参数，包括换流变压器参数、桥臂电抗值、子模块数量以及子模块电容值；

步骤2，获取换流器控制参数，包括锁相环控制参数、外环PI控制参数、内环PI控制参数、调制比；

步骤3，控制环节传递函数矩阵推导：

各环节输入量以时域形式表达，经时域计算得到结果后，再将输出量用计及频率的频域相量表示，根据输入量与前序环节输出有无关系，将控制环节分为两类：

(1)输入量与前序环节输出量无关

当控制环节的输入量与前序环节无关时，输入量不考虑仿真步长的影响；输出量延时一个仿真步长，等效内部仿真的计算延时；

(2)输入量与前序环节输出量有关

当控制环节的输入量与前序环节有关时，输入量考虑仿真步长的影响，超前一个仿真步长，补偿前序环节的计算延时；输出量与延时一个仿真步长，等效该环节的计算延时；

特殊情况，当输入量与输出量同频，且中间环节均可用频域表达式建立时，输入量的延时补偿与输出量的延时相互抵消，此时不再考虑仿真步长的影响；

考虑所有控制和调制环节后，换流器最终生成的电压表示为：

其中，和分别为谐波电压和谐波电流的传递函数矩阵，包含内部所有控制环节和调制环节；f_p是谐波分量的频率，f_c是耦合分量的频率；V_a表示a相电网电压的相量，I_a表示a相电网电流的相量；代表换流器生成的a相电压相量，上标*表示共轭；

步骤4，换流变压器宽频建模：

考虑变压器变比、漏抗以及励磁电抗建立换流变压器的详细模型，在宽频范围下准确描述变压器两侧电压、电流之间的关系：

根据换流变压器两侧绕组的电压电流关系：

其中，L₁₁为一次绕组自感，L₂₂为二次绕组自感，L₁₂为两绕组之间的互感；v_a(t)、i_a(t)分别为一次侧的电压和电流，v’_a(t)、i’_a(t)分别为二次侧的电压和电流；

变压器二次侧电压、电流与一次侧的电压、电流的关系表示为：

式中，I′_a为变压器阀侧的a相电流相量，V′_a为变压器阀侧的a相电压相量，s_p和s₁为谐波频率和基波频率下的拉普拉斯算子；

换流变压器阀侧电压与换流器生成的电压之间通过桥臂电抗建立关系：

其中，L₀为换流器桥臂电抗，s为拉普拉斯算子；

将改写为：

改写式简写为：

式中，为电网电压相量的系数矩阵，为换流器生成的电压相量的系数矩阵，为电网电流相量的系数矩阵；

步骤5：柔直换流器频率耦合阻抗模型建立：

根据换流变压器两侧电压、电流之间的关系，将换流器控制生成的调制电压与网侧注入的谐波扰动联系，进而建立宽频范围下均准确的柔直换流器频率耦合阻抗模型；

联立得：

联立式化简得：

令柔直换流器频率耦合阻抗矩阵表示为：

Z＝T^-1A

同理，得柔直换流器频率耦合导纳矩阵：Y＝A^-1T。