一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统稳定性分析方法及装置，所述方法包括：对预先建立的双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统的动态模型线性化处理；根据李雅普诺夫稳定性判据，利用线性化处理后的动态模型的根轨迹判断所述双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统的稳定性，本发明专利技术提供的预先建立的双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统的动态模型，易于调试和扩建，如需搭建多机多换流器模型时，可以多人同时进行搭建后再进行整合，具有很好的通用性，极大的提高了建模的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析方法及装置
本专利技术涉及电力系统建模领域，具体涉及一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析方法及装置。
技术介绍
风电场经MMC-HVDC系统并网已成为规模化风电外送及消纳的重要手段，而对于风电场经MMC-HVDC系统并网这一应用工程可能存在的稳定性需要进行深入的分析。目前，对于风电场经MMC-HVDC系统并网稳定性的分析，主要采用基于时域仿真的模型和基于阻抗的模型。其中，基于时域仿真的模型进行稳定性分析需要耗费大量仿真时间，且无法研究系统失稳的原因，只能通过试凑的方法来判断失稳功率点；基于阻抗的模型进行稳定性分析需要把子系统看做黑箱子，无法研究系统内部失稳的原因；因此，需要本专利技术提供的一种基于状态空间法的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统模型稳定性分析方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型及建模方法，其目的是提高建模的效率，如需搭建多机多换流器模型时，可以多人同时进行搭建后再进行整合，且易于调试和扩建，具有很好的通用性。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析方法，其改进之处在于，包括：对预先建立的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型线性化处理；根据李雅普诺夫稳定性判据，利用线性化处理后的动态模型的根轨迹判断所述双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的稳定性。优选的，所述预先建立的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型包括：双馈风电机组模型、转换接口模型和MMC-HVDC系统模型；其中，所述转换接口模型，用于根据MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流确定双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值，并将所述发电机机端电压更新值输入至双馈风电机组模型，根据双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值确定所述MMC-HVDC系统模型的换流器母线电压，并将所述换流器母线电压输入至所述MMC-HVDC系统模型。进一步的，所述双馈风电机组模型包括：锁相环模型、风力机传动模型、发电机本体模型、转子侧换流器模型、DC-link模型、网侧换流器控制模型以及网侧换流器交流回路模型；所述锁相环模型的输入为所述转换接口模型输出的发电机机端电压q轴分量；所述风力机传动模型的输入为风速和所述发电机本体模型输出的发电机的转速；所述发电机本体模型的输入为所述风力机传动模型输出的发电机的机械转矩、所述锁相环模型输出的锁相角、所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量以及所述转子侧换流器模型输出的发电机转子电压的d轴和q轴分量；所述转子侧换流器模型的输入为转速控制指令值和发电机定子输出的无功功率指令值；所述DC-link模型的输入为所述转子侧换流器模型输出的发电机转子电压的d轴和q轴分量、所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量、所述电机本体模型输出的发电机转子电流的d轴和q轴分量以及所述网侧换流器交流回路模型输出的网侧换流器电感电流的d轴和q轴分量；所述网侧换流器控制模型的输入为直流电压控制指令值、网侧换流器q轴电流控制指令值以及所述DC-link模型输出的直流电容电压；所述网侧换流器交流回路模型的输入为所述网侧换流器控制模型输出的网侧换流器交流侧电压的d轴和q轴分量以及所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量。进一步的，所述MMC-HVDC系统模型包括：MMC换流器本体模型、MMC环流抑制控制器模型和MMC矢量控制器模型；所述MMC换流器本体模型的输入为所述转换接口模型输出的换流器母线电压的d轴和q轴分量、所述MMC矢量控制器模型输出的MMC交流侧输出电压控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC环流抑制控制器模型输出的MMC二倍频电压控制指令值的d轴和q轴分量；所述MMC环流抑制控制器模型的输入为MMC二倍频电流控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC换流器本体模型输出的MMC二倍频电流实际值的d轴和q轴分量；所述MMC矢量控制器模型的输入为所述转换接口模型输出的换流器母线电压的d轴和q轴分量、所述换流器本体母线电压控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC换流器本体模型输出的交流侧电流的d轴和q轴分量。进一步的，所述根据MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流确定双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值，包括：利用第一转换矩阵对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流进行旋转坐标系转换；根据旋转坐标系转换后MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流，按下式确定双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值：其中，Cg为双馈风电机组模型中发电机机端并联的电容，uds、uqs分别为双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值d轴和q轴分量，ids、iqs分别为双馈风电机组模型中发电机本体模型输出发电机定子电流的d轴和q轴分量，idg、iqg分别为双馈风电机组模型中网侧换流器交流回路模型输出的网侧换流器电感电流的d轴和q轴分量，i1d、i1q分别为MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流转换到风电场坐标系下的d轴和q轴分量，w为同步角频率，uqs′、uds′分别为双馈风电机组模型的发电机机端电压上一时刻值q轴和d轴分量。进一步的，所述利用第一转换矩阵对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流进行旋转坐标系转换，包括：按下式对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流进行旋转坐标系转换：其中，i1d为对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流转换到风电场坐标系下的d轴分量，i1q为对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流转换到风电场坐标系下的q轴分量，θ1为MMC-HVDC侧d轴旋转坐标系在时间t内旋转的角度，θ2为MMC-HVDC侧q轴旋转坐标系在时间t内旋转的角度，Isd为对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流的d轴分量，Isq为对MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流的q轴分量。进一步的，所述根据双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值确定所述MMC-HVDC系统模型的换流器母线电压，包括：利用第二转换矩阵对所述双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值进行旋转坐标系转换；将旋转坐标系转换后的发电机机端电压进行KVL计算，获取所述MMC-HVDC系统模型的换流器母线电压。进一步的，所述利用第二转换矩阵对所述双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值进行旋转坐标系转换，包括：按下式对所述双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值进行旋转坐标系转换：其中，Ued为双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值转换到MMC-HVDC侧坐标系下的d轴分量，Ueq为双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值转换到MMC-HVDC侧坐标系下的q轴分量，θ1为MMC-HVDC侧d轴旋转坐标系在时间t内旋转的角度，θ2为MMC-HVDC侧q轴旋转坐标系在时间t内旋转的角度，uds为双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值的d轴分量，uqs为双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值的q轴分量。一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析装置，其改进之处在于，所述装置包括：获取单元，对预先建立的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型线性化处理；判断单元，用于根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括：对预先建立的双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统的动态模型线性化处理；根据李雅普诺夫稳定性判据，利用线性化处理后的动态模型的根轨迹判断所述双馈风电机组与MMC‑HVDC互联系统的稳定性。

【技术特征摘要】
1.一种双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括：对预先建立的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型线性化处理；根据李雅普诺夫稳定性判据，利用线性化处理后的动态模型的根轨迹判断所述双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的稳定性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先建立的双馈风电机组与MMC-HVDC互联系统的动态模型包括：双馈风电机组模型、转换接口模型和MMC-HVDC系统模型；其中，所述转换接口模型，用于根据MMC-HVDC系统模型输出的交流侧电流确定双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值，并将所述发电机机端电压更新值输入至双馈风电机组模型，根据双馈风电机组模型的发电机机端电压更新值确定所述MMC-HVDC系统模型的换流器母线电压，并将所述换流器母线电压输入至所述MMC-HVDC系统模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双馈风电机组模型包括：锁相环模型、风力机传动模型、发电机本体模型、转子侧换流器模型、DC-link模型、网侧换流器控制模型以及网侧换流器交流回路模型；所述锁相环模型的输入为所述转换接口模型输出的发电机机端电压q轴分量；所述风力机传动模型的输入为风速和所述发电机本体模型输出的发电机的转速；所述发电机本体模型的输入为所述风力机传动模型输出的发电机的机械转矩、所述锁相环模型输出的锁相角、所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量以及所述转子侧换流器模型输出的发电机转子电压的d轴和q轴分量；所述转子侧换流器模型的输入为转速控制指令值和发电机定子输出的无功功率指令值；所述DC-link模型的输入为所述转子侧换流器模型输出的发电机转子电压的d轴和q轴分量、所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量、所述电机本体模型输出的发电机转子电流的d轴和q轴分量以及所述网侧换流器交流回路模型输出的网侧换流器电感电流的d轴和q轴分量；所述网侧换流器控制模型的输入为直流电压控制指令值、网侧换流器q轴电流控制指令值以及所述DC-link模型输出的直流电容电压；所述网侧换流器交流回路模型的输入为所述网侧换流器控制模型输出的网侧换流器交流侧电压的d轴和q轴分量以及所述转换接口模型输出的发电机机端电压的d轴和q轴分量。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述MMC-HVDC系统模型包括：MMC换流器本体模型、MMC环流抑制控制器模型和MMC矢量控制器模型；所述MMC换流器本体模型的输入为所述转换接口模型输出的换流器母线电压的d轴和q轴分量、所述MMC矢量控制器模型输出的MMC交流侧输出电压控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC环流抑制控制器模型输出的MMC二倍频电压控制指令值的d轴和q轴分量；所述MMC环流抑制控制器模型的输入为MMC二倍频电流控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC换流器本体模型输出的MMC二倍频电流实际值的d轴和q轴分量；所述MMC矢量控制器模型的输入为所述转换接口模型输出的换流器母线电压的d轴和q轴分量、所述换流器本体母线电压控制指令值的d轴和q轴分量以及所述MMC换流器本体模型输出的交流侧电流的d轴和q轴分量。5.如权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭贤珊，赵成勇，谭骞，杜晓磊，王一凡，郭春义，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11