一种MMC数模混合仿真系统精确性分析方法技术方案

本发明专利技术提供一种MMC数模混合仿真系统精确性分析方法，MMC数模混合仿真系统包括数字仿真系统、功率接口和物理被试系统，数字仿真系统和物理被试系统通过功率接口连接；分析方法具体包括以下步骤：建立MMC数模混合仿真等效模型，并确定MMC数模混合仿真系统的开环传递函数；确定非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差；根据误差上限判断非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差是否符合要求。本发明专利技术解决目前缺乏MMC数模混合仿真系统精确性评估参考标准问题。通过分析MMC数模混合仿真系统精确性，可预先判断MMC数模混合仿真系统是否合理并对其改进，从而为MMC的工程建设提供依据，具有重大理论意义和实际意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于柔性直流输电
，具体涉及一种MMC数模混合仿真系统精确性 分析方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器（multilevel modular converter，MMC)的柔性直流 输电（high voltage direct current，HVDC)系统具有可向孤岛供电、不会换相失败、波 形质量高、故障处理能力强等诸多优点。近年来，MMC-HVDC系统的工程数量和规模在世界 范围内得到极大增长。因此对其进行一定的仿真实验极其重要。由于MMC-HVDC系统的 复杂性，传统的数字仿真与物理仿真已无法满足要求，需采用兼顾两者优点的数模混合仿 真，又称硬件在环仿真（hardware-in-the-loop simulation，HILS)。较成熟的数模混合 仿真主要以控制系统作为物理被试系统（hardware under test，HUT)。数字仿真系统与 物理被试系统之间传输的信号为低功率的控制信号，称为信号型数模混合仿真（control hardware-in-the-loop，CHILS)。用于测试功率设备（如发电机、功率变换器等）的数 模混合仿真，功率接口需吸收或发出有功功率，称为功率连接型数模混合仿真（power hardware-in-the-loop，PHILS)。MMC数模混合仿真即为功率连接型数模混合仿真。 基于MMC的PHILS将物理设备接入大规模电力系统仿真，能够在系统建成之前逼 真的条件下对物理设备进行反复彻底地测试。这大大降低了各种极端情况试验的风险和成 本，并最大化的识别物理装置内部潜在的缺陷以避免造成巨大损失。针对MMC，数模混合仿 真有着其他仿真手段无法比拟的优点，但目前国内外对其研宄尚少。 MMC数模混合仿真系统数字仿真系统和物理被试系统之间的功率接口包含功率放 大设备、电流/电压互感器、A/D和D/A单元等。理想情况下，功率接口为无延时和相位失 真的单位增益单元以确保数模混合仿真系统与原始系统一致，实际应用中无法实现。因此， 非理想功率接口不可避免地存在延时、噪声、非理想传递函数、有限带宽等问题，导致仿真 结果存在一定误差。如果误差太大，将导致仿真可靠性下降甚至失去意义，分析MMC数模混 合仿真系统的精确性至关重要。 然而，进行MMC数模混合仿真时，原始系统作为唯一能产生正确结果的系统并不 能用作仿真结果的参考（否则没必要进行仿真）。因此，评估MMC数模混合仿真系统的精确 性非常困难。由于缺乏评估精确性参考标准，只能通过仿真系统本身分析其精确性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种MMC数模混合仿真系统精确性分 析方法，解决目前缺乏MMC数模混合仿真系统精确性评估参考标准问题。通过分析MMC数模 混合仿真系统精确性，可预先判断MMC数模混合仿真系统是否合理并对其改进，从而为MMC 的工程建设提供依据，具有重大理论意义和实际意义。 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： 本专利技术提供一种MMC数模混合仿真系统精确性分析方法，所述MMC数模混合仿真 系统包括数字仿真系统、功率接口和物理被试系统，所述数字仿真系统和物理被试系统通 过功率接口连接；所述分析方法具体包括以下步骤： 步骤1 :建立MMC数模混合仿真等效模型，并确定MMC数模混合仿真系统的开环传 递函数； 步骤2 :确定非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差； 步骤3 :根据误差上限判断非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差是否符合要 求。 所述步骤1中，MMC数模混合仿真等效模型包括MMC数模混合仿真数字侧等效模 型、MMC数模混合仿真功率接口等效模型和MMC数模混合仿真物理侧等效模型；MMC数模混 合仿真数字侧等效模型通过MMC数模混合仿真功率接口等效模型与MMC数模混合仿真物理 侧等效模型连接。 所述MMC数模混合仿真数字侧等效模型包括串联的理想电压源、数字侧等效电阻 札和数字侧等效电抗L 1; 所述MMC数模混合仿真物理侧等效模型包括串联的物理侧等效电容C2、物理侧等 效电阻r2、物理侧等效电抗l2。 对工作于STATCOM模式下的MMC数模混合仿真等效模型按照简化阻尼阻抗接口算 法进行解耦，即可得到MMC数模混合仿真系统的开环传递函数Gu，有： 式⑴中，Zi表示MMC数模混合仿真数字侧等效阻抗，Z 2表示MMC数模混合仿真 物理侧等效阻抗，叾#表示阻尼阻抗； 且有： 式⑵中，&表示数字侧等效电阻，Li表示数字侧等效电抗，R2表示物理侧等效电 阻，。表示物理侧等效电抗，(： 2表示物理侧等效电容； 将式⑵带入到式⑴中，可得： 所述步骤2中，设功率接口传递函数扰动用AGint(s)表示，频域下功率接口的传 递函数扰动用AGint(j?)表示，Gjjo)表示频域下数字仿真系统的传递函数，G 2(j?)表 示频域下物理被试系统的传递函数，《表示MMC数模混合仿真系统的频率，其单位为弧度/ 秒；定义非理想接口扰动误差，有： 其中，y(t)表示t时刻数字仿真系统的预期响应，Ay(t)表示AGint(s)引起的数 字仿真系统的误差响应；且有： 其中，X(l表示MMC数模混合仿真系统输入x的幅值；G^jo)表示频域下MMC数模 混合仿真系统的开环传递函数，且GlP(j ?)=&(」《)G2(j?); 包含非理想接口扰动误差的数字仿真系统的响应用y' (t)表示，有： 联立式（5)和（6)可得： 联立式（4)、（5)和（7)可得： 所述步骤2中，接口噪声扰动误差用ENP表示，有： 其中，e表示接口噪声输入，e'表示接口噪声扰动对应的响应，11是接口噪声输入 e和数字仿真系统的预期响应y的归一化函数，具体表示为： 其中，rms(e)表示接口噪声输入的有效值，rms(y)表示数字仿真系统的预期响应 有效值； e，<<y 时，有： 所述步骤3具体包括以下步骤： 步骤3-1 :确定非理想接口扰动误差上限ETFPmax和接口噪声扰动误差上限ENP max; 步骤3-2 :判断非理想接口扰动误差Etfp是否超过非理想接口扰动误差上限Etfp _，并判断接口噪声扰动误差Enp是否超过接口噪声扰动误差上限E NP_，若两者任一超过相 应上限，则返回步骤1，重新建立MMC数模混合仿真等效模型。 所述步骤 3-1 中，设 l+AGint(j?) ~ 1 且 |GLP(j?) | < 1，其中 AGint(j?)表示 频域下功率接口的传递函数扰动，表示频域下MMC数模混合仿真系统的开环传递 函数； 基于 l+AGint(j?) ~ 1 且 |GLP(j?) | < 1，有： GLp(j?) ? | ^ |GLP(j?)| <1 (12) 根据式（12)可得： l-GLp(j?) ? | ^ l-|GLP(j?) ? (13) 非理想接口扰动误差上限和接口噪声扰动误差上限分别用ETFP _和E NP _表示， 有： 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于： 本专利技术提出的一种MMC数模混合仿真系统精确性分析方法，可定量分析MMC数模 混合仿真系统的精确性.从定义非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差入手，非理想接 口扰动误差和接口噪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MMC数模混合仿真系统精确性分析方法，其特征在于：所述MMC数模混合仿真系统包括数字仿真系统、功率接口和物理被试系统，所述数字仿真系统和物理被试系统通过功率接口连接；所述分析方法具体包括以下步骤：步骤1：建立MMC数模混合仿真等效模型，并确定MMC数模混合仿真系统的开环传递函数；步骤2：确定非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差；步骤3：根据误差上限判断非理想接口扰动误差和接口噪声扰动误差是否符合要求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王振浩，周艳华，李国庆，陈继开，李杨，王朝斌，熊毅，陈洪涛，
申请(专利权)人：东北电力大学，国家电网公司，国网吉林省电力有限公司松原供电公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22