一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法技术方案

本发明专利技术属于输配电技术领域，尤其涉及一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法，包括：根据MMC的内部动态特性，确定abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压和桥臂电流的解析表达式；根据平均开关函数模型，建立dq旋转坐标系下考虑负序分量的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型；根据实际控制策略，建立包含相序分离环节、正序及负序电流矢量控制器的控制系统简化电磁暂态模型；根据换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型、控制系统简化电磁暂态模型，建立得到考虑负序分离的MMC系统的简化电磁模型；便于研究负序分量以及负序控制在MMC换流站内的动态过程、系统参数设计和稳定性分析。

A simplified electromagnetic transient modeling method for MMC systems considering negative sequence components

The invention belongs to the technical field of power transmission and distribution, in particular to a simplified electromagnetic transient modeling method, MMC system considering the negative sequence component includes: according to the dynamic characteristics of internal MMC, analytical expressions of the MMC converter sub module capacitor voltage and the bridge arm current negative sequence component of determining the ABC coordinates system based on the average switching function; the simplified model, considering the electromagnetic transient model of MMC converter and the negative sequence component of HVDC system is established under the DQ rotating coordinate system; according to the actual control strategy, establish the control system consists of phase separation process, positive sequence and negative sequence current vector controller simplified electromagnetic transient model; according to the simplified electromagnetic transient model and control system of simplified electromagnetic transient model of converter station and the AC / DC system, a simplified model of MMC electromagnetic system negative sequence separation considerations; facilitate the research The dynamic process, system parameter design and stability analysis of negative sequence component and negative sequence control in MMC converter station.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法
本专利技术属于输配电
，尤其涉及一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法。
技术介绍
电压源换流器型直流输电(VoltageSourceConverterHighVoltageDirectCurrent，VSC-HVDC)在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配网供电等方面具有较大的技术优势，模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)是VSC-HVDC拓扑的一种，具有模块化设计、扩展性好、开关频率低、波形质量好等优点，是目前VSC输电工程实践的主要拓扑结构。由于柔性直流输电系统含有较高开关频率的电力电子器件，详细的电磁暂态仿真会受到仿真速度和规模的限制，因此研究适用于大规模交直流混联系统的MMC简化电磁暂态模型，不仅可以为系统稳定性研究提供基础，还可为电网中长期规划提供分析工具，具有重要的工程实际意义。目前对MMC系统的简化电磁暂态建模工作大部分基于稳态运行工况。当交流系统考虑负序电压时，由于换流器的开关函数作用，MMC内部会产生正序、负序、零序分量，大大增加了MMC建模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法，其特征在于，包括：步骤1、根据MMC的内部动态特性，确定abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压和桥臂电流的解析表达式；步骤2、根据平均开关函数模型，建立dq旋转坐标系下考虑负序分量的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型；步骤3、根据实际运行工况下的控制策略，建立包含相序分离环节、正序及负序电流矢量控制器的控制系统简化电磁暂态模型；步骤4、根据所述的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型、控制系统简化电磁暂态模型，建立得到考虑负序分离的MMC系统的简化电磁模型。

【技术特征摘要】
1.一种考虑负序分量的MMC系统简化电磁暂态建模方法，其特征在于，包括：步骤1、根据MMC的内部动态特性，确定abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压和桥臂电流的解析表达式；步骤2、根据平均开关函数模型，建立dq旋转坐标系下考虑负序分量的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型；步骤3、根据实际运行工况下的控制策略，建立包含相序分离环节、正序及负序电流矢量控制器的控制系统简化电磁暂态模型；步骤4、根据所述的MMC换流站及其交直流系统的简化电磁暂态模型、控制系统简化电磁暂态模型，建立得到考虑负序分离的MMC系统的简化电磁模型。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤1中abc静止坐标系下考虑负序分量的桥臂电流包括：直流分量、基频正序、基频负序、二倍频正序、二倍频负序、二倍频零序分量，表达式如下：式中，ipa、ina分别为a相上、下桥臂电流；Idca为a相桥臂电流的直流分量；Is+、Is-、β1+、β1-分别为交流电流正序、负序分量的幅值和相角；Icir+、Icir-、Icir0、β2+、β2-、β20分别为桥臂二倍频正序、负序、零序电流的幅值和相角，ω为角频率，t为时间。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述abc静止坐标系下考虑负序分量的MMC换流站内部子模块电容电压包括：直流分量、基频正序、基频负序、基频零序、二倍频正序、二倍频负序、二倍频零序分量，如下式所示：式中，ucpa、ucna分别为a相子模块上、下桥臂电容电压，uc_dca为a相子模块电容电压的直流分量，uc1+、uc1-、uc10，uc2+、uc2-、uc20，θ1+、θ1-、θ10，θ2+、θ2-、θ20分别为基频正序、基频负序、基频零序，二倍频正序、二倍频负序、二倍频零序分量的幅值和相角，ω为角频率，t为时间。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤2中开关函数模型如下式所示：式中，S为平均开关函数，C为子模块电容，uc为该桥臂子模块电容电压，iarm为桥臂电流，uarm为桥臂电压，N为桥臂的子模块级联个数。5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述上、下桥臂的平均开关函数计算如下1式中，开关函数中的基频负序分量是由于负序电流矢量控制叠加产生，Sx中x＝p,n，分别为上、下桥臂的平均开关函数，当上式中取两个“－”号时，表示上桥臂的平均开关函数，取两个“+”号表示下桥臂的平均开关函数，ω为角频率；M+、M-分别为正序、负序调制比；ɑ+、ɑ-分别为a相基频正负序分量的相角，b相、c相平均开关函数中基频正序分量的相位依次滞后2π/3，而基频负序分量依次超前2π/3。6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述的a相子模块电容电压的直流分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压基频正序分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压基频负序分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压基频零序分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压二倍频正序分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压二倍频负序分量的简化电磁暂态模型为：所述的子模块电容电压二倍频零序分量的简化电磁暂态模型为：

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，杨佳艺，郭春义，许建中，丁平，安宁，
申请(专利权)人：华北电力大学，中国电力科学研究院，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11