[发明专利]虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法

摘要

本发明涉及柔性直流输电混合仿真系统的功率接口算法，具体涉及虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法，柔性直流输电混合仿真系统包括数字仿真子系统、物理动模仿真子系统和功率接口单元，功率接口单元分别连接数字仿真子系统和物理动模仿真子系统；功率接口单元用于将数字仿真子系统的输出电压信号进行功率放大，驱动物理动模子系统的运行，同时用于将物理动模子系统的电流信号采样后反馈至数字仿真子系统内；在物理动模子系统反馈至数字仿真子系统的电流信号中加入虚拟电阻进行补偿。该功率接口算法能有效提高柔性直流输电混合仿真系统的稳定性，对于提高柔性直流混合仿真系统的性能具有重要理论价值和现实意义。

主权项

1.虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法，柔性直流输电混合仿真系统包括数字仿真子系统、物理动模仿真子系统和功率接口单元，功率接口单元分别连接数字仿真子系统和物理动模仿真子系统；功率接口单元用于将数字仿真子系统的输出电压信号进行功率放大，驱动物理动模子系统的运行，同时用于将物理动模子系统的电流信号采样后反馈至数字仿真子系统内；其特征是，在物理动模子系统反馈至数字仿真子系统的电流信号中加入虚拟电阻进行补偿；虚拟电阻阻值的选取包括以下步骤：步骤1、设U_S(s)和Z_S(s)分别为数字仿真子系统的等效电源和等效阻抗，U_H(s)和Z_H(s)分别为物理动模子系统的等效电源和等效阻抗；功率接口单元等效为一个受控电流源A和一个受控电压源U；步骤2、设U₁(s)和I₁(s)分别为数字仿真子系统与功率接口单元接口处的电压和电流，U₂(s)和I₂(s)分别为物理动模子系统与功率接口单元接口处的电压和电流；步骤3、受控电流源A输出电流为I₁(s)，其受控量为：式中，R^*>0为虚拟电阻；现有的基于ITM的接口算法中，受控电流源A的输出电流I₁(s)的受控量为：I₁(s)＝I₂(s)  (2)步骤4、受控电流源U的输出电压为U₂(s)，其受控量为：U₂(s)＝U₁(s)e^‑sT  (3)式中，T为取决于功率接口单元中功率放大器特性的延时时间常数，可预先测量得到；步骤5、将U_H(s)置零，可得：由式(1)、式(3)和式(4)可得：步骤6、根据式(5)得柔性直流输电混合仿真系统的开环传递函数为：由奈奎斯特稳定性判据得柔性直流输电混合仿真系统的稳定性条件为：步骤7、现有的功率接口单元均采用满足式(2)的电流反馈，相对式(1)为R^*→∞的一种特殊情况，将R^*＝∞代入式(7)，得到不采用虚拟电阻补偿时柔性直流输电混合仿真系统的稳定性条件为：令：将式(9)代入式(7)，得到：(|Z_S(s)|²‑|Z_H(s)|²)R^*＜2(R₂|Z_S(s)|²+R₁|Z_H(s)|²)    (10)；步骤8、对比分析式(8)和式(10)可知：①当|Z_S(s)|<|Z_H(s)|时，由式(8)可知未采用虚拟电阻补偿时的系统保持稳定，由式(10)可知无论R^*为何值，采用虚拟电阻补偿后的系统保持稳定；由此可得采用虚拟电阻补偿后未造成原本稳定的系统失稳；②当|Z_S(s)|>|Z_H(s)|时，由式(8)可知未采用虚拟电阻补偿时的系统不稳定，而由式(10)可知，只要满足：则采用虚拟电阻补偿后的系统能保持稳定；步骤9、数字仿真子系统的等效阻抗Z_S(s)基本恒定且可以方便地获取，由式(11)可知，当物理动模子系统等效阻抗幅值|Z_H(s)|最小时，R^*也需满足式(11)的要求，物理动模子系统等效阻抗幅值|Z_H(s)|具有最小值的条件是：R₂＝0,L₂＝L_T/2，L_T为柔性直流输电系统换流变压器的漏抗，则优选虚拟电阻R*阻值为：