一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法和装置，先确定每一时间节点的锁相环输出相位；时间节点为初始时间节点时，然后根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；最后根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线，考虑了锁相环的动态特性，提高了柔性直流输电系统机电暂态系统的仿真精度。本发明专利技术提供的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法通过闭环控制实现锁相环机电暂态仿真，思路清晰，应用广泛。

A method and device for electromechanical transient simulation of PLL considering dynamic characteristics

The invention provides a method and device for electromechanical transient simulation of phase-locked loop considering dynamic characteristics, in which the phase-locked loop output phase of each time node is determined, and the flexible HVDC transmission system and AC under the corresponding time node are calculated according to the phase-locked loop output phase of each time node when the time node is the initial time node. Finally, according to the electromechanical transient simulation curves of the active power and reactive power output PLL exchanged between the flexible HVDC system and the AC system, the dynamic characteristics of the PLL are considered to improve the simulation accuracy of the electromechanical transient system of the flexible HVDC system. The electromechanical transient simulation method of the phase locked loop considering dynamic characteristics of the invention realizes the electromechanical transient simulation of the phase locked loop by closed loop control, and has clear thinking and wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法和装置
本专利技术涉及电力系统仿真
，具体涉及一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法和装置。
技术介绍
锁相环(phaselockedloop，PLL)是锁定相位的环路，其利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率和相位对输入信号频率和相位的自动跟踪，属于反馈控制电路。锁相环广泛应用于含有电力电子器件的电力系统元件的控制系统中，如风力发电机组的变流器控制系统和柔性直流输电系统的双闭环控制系统等。在柔性直流输电系统的双闭环控制系统中，锁相环的作用主要有两个：1)为控制系统的坐标变换提供参考相位信息，是双闭环解耦控制正确运行的基础；2)为换流器输出的交流电压提供相位参考点。在稳态时锁相环可以跟踪输入信号的相位信息，但锁相环对相位的跟踪不是完全理想的，当输入信号的相位发生变化时，锁相环需要经过动态过程才能使其输出的相位信息与输入信号的真实相位信息完全相等，即锁相环输出的相位信息与真实相位信号间存在动态的测量误差。现有技术中的柔性直流输电系统机电暂态仿真忽略了锁相环对相位信息的动态测量误差，直接将计算所得的输入信号的相位信息输入给控制系统，这与实际工程中的动态过程不符，柔性直流输电系统机电暂态仿真精度较低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中柔性直流输电系统机电暂态系统仿真精度较低的不足，本专利技术提供一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法和装置，先确定每一时间节点的锁相环输出相位，然后根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率，最后根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线，考虑了锁相环的动态特性，提高了柔性直流输电系统机电暂态系统的仿真精度。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，包括：确定每一时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为非初始时间节点时，根据基波交流电压有效值、基波交流电压相位和上一时间节点的锁相环输出相位确定当前时间节点的锁相环输出相位；根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线。所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环的输出相位，包括：基于初始时间节点的锁相环相位测量偏差量为0，对角频率基准值进行积分，得到初始时间节点的锁相环输出相位。所述时间节点为非初始时间节点时，根据上一时间节点的锁相环输出相位、基波交流电压有效值和基波交流电压相位确定当前时间节点的锁相环的输出相位，包括：将基波交流电压相位与上一时间节点的锁相环输出相位做差，得到当前时间节点的锁相环相位测量偏差量；根据基波交流电压有效值和当前时间节点的锁相环相位测量偏差量计算q轴电压分量；对q轴电压分量进行比例积分控制，得到角频率偏差量；将角频率偏差量和角频率基准值进行求和并积分后，得到当前时间节点的锁相环输出相位。根据基波交流电压有效值和当前时间节点下锁相环相位测量偏差量，并按下式计算q轴电压分量：uq＝ussinΔθ其中，uq表示q轴电压分量，us表示基波交流电压有效值，Δθ表示当前时间节点的锁相环相位测量偏差量，且Δθ＝θs-θPLL，θPLL表示上一时间节点的锁相环输出相位，θs表示基波交流电压相位。所述根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率，包括：时间节点为初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：时间节点为非初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：其中，Ps表示柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率，Qs表示柔性直流输电系统与交流系统交换的无功功率，id表示基波交流电流d轴分量，iq表示基波交流电流q轴分量，us表示基波交流电压有效值。所述柔性直流输电系统包括锁相环。另一方面，本专利技术提供一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真装置，包括：确定模块，用于确定每一时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为非初始时间节点时，根据基波交流电压有效值、基波交流电压相位和上一时间节点的锁相环输出相位确定当前时间节点的锁相环输出相位；计算模块，用于根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；输出模块，用于根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线。确定模块具体用于：基于初始时间节点的锁相环相位测量偏差量为0，对角频率基准值进行积分，得到初始时间节点的锁相环输出相位。所述确定模块包括：做差单元，用于将基波交流电压相位与上一时间节点的锁相环输出相位做差，得到当前时间节点的锁相环相位测量偏差量；计算单元，用于根据基波交流电压有效值和当前时间节点的锁相环相位测量偏差量计算q轴电压分量；积分单元，用于对q轴电压分量进行比例积分控制，得到角频率偏差量；输出单元，用于将角频率偏差量和角频率基准值进行求和并积分后，得到当前时间节点的锁相环输出相位。所述计算单元按下式计算q轴电压分量：uq＝ussinΔθ其中，uq表示q轴电压分量，us表示基波交流电压有效值，Δθ表示当前时间节点的锁相环相位测量偏差量，且Δθ＝θs-θPLL，θPLL表示上一时间节点的锁相环输出相位，θs表示基波交流电压相位。所述计算模块具体用于：时间节点为初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：时间节点为非初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：其中，Ps表示柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率，Qs表示柔性直流输电系统与交流系统交换的无功功率，id表示基波交流电流d轴分量，iq表示基波交流电流q轴分量，us表示基波交流电压有效值。所述柔性直流输电系统包括锁相环。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法中，先确定每一时间节点的锁相环输出相位；时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环输出相位；时间节点为非初始时间节点时，根据基波交流电压有效值、基波交流电压相位和上一时间节点的锁相环输出相位确定当前时间节点的锁相环输出相位；然后据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；最后根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线，考虑了锁相环的动态特性，提高了柔性直流输电系统机电暂态系统的仿真精度；本专利技术提供的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真装置包括确定模块、计算模块和输出模块，确定模块用于确定每一时间节点的锁相环输出相位；时间节点为初始时间节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，包括：确定每一时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为非初始时间节点时，根据基波交流电压有效值、基波交流电压相位和上一时间节点的锁相环输出相位确定当前时间节点的锁相环输出相位；根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线。

【技术特征摘要】
1.一种考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，包括：确定每一时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环输出相位；所述时间节点为非初始时间节点时，根据基波交流电压有效值、基波交流电压相位和上一时间节点的锁相环输出相位确定当前时间节点的锁相环输出相位；根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率；根据柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率输出锁相环机电暂态仿真曲线。2.根据权利要求1所述的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，所述时间节点为初始时间节点时，根据角频率基准值确定初始时间节点的锁相环的输出相位，包括：基于初始时间节点的锁相环相位测量偏差量为0，对角频率基准值进行积分，得到初始时间节点的锁相环输出相位。3.根据权利要求1所述的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，所述时间节点为非初始时间节点时，根据上一时间节点的锁相环输出相位、基波交流电压有效值和基波交流电压相位确定当前时间节点的锁相环的输出相位，包括：将基波交流电压相位与上一时间节点的锁相环输出相位做差，得到当前时间节点的锁相环相位测量偏差量；根据基波交流电压有效值和当前时间节点的锁相环相位测量偏差量计算q轴电压分量；对q轴电压分量进行比例积分控制，得到角频率偏差量；将角频率偏差量和角频率基准值进行求和并积分后，得到当前时间节点的锁相环输出相位。4.根据权利要求3所述的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，根据基波交流电压有效值和当前时间节点下锁相环相位测量偏差量，并按下式计算q轴电压分量：uq＝ussinΔθ其中，uq表示q轴电压分量，us表示基波交流电压有效值，Δθ表示当前时间节点的锁相环相位测量偏差量，且Δθ＝θs-θPLL，θPLL表示上一时间节点的锁相环输出相位，θs表示基波交流电压相位。5.根据权利要求4所述的考虑动态特性的锁相环机电暂态仿真方法，其特征在于，所述根据每一时间节点的锁相环输出相位计算相应时间节点下柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率，包括：时间节点为初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：时间节点为非初始时间节点时，按下式计算柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率和无功功率：其中，Ps表示柔性直流输电系统与交流系统交换的有功功率，Qs表示柔性直流输电系统与交流系统交换的无功功率，id表示基波交流电流d轴分量，iq表示基波交流电流q轴分量，us表示基波交流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁柱，侯俊贤，董毅峰，卜广全，王毅，穆世霞，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网公司，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11