一种LCC-HVDC系统小信号建模及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及电力传输技术领域，公开了一种LCC

【技术实现步骤摘要】
一种LCC
‑
HVDC系统小信号建模及装置


[0001]本专利技术涉及电力传输
，尤其涉及一种LCC
‑
HVDC系统小信号建模及装置。

技术介绍

[0002]电网换相换流器型高压直流输电(LCC
‑
HVDC)系统广泛应用于电网互联和远距离大容量输电等场景。在LCC
‑
HVDC系统中，由于换流变压器存在漏抗，阀电流不能立即归零，换相不能瞬时完成，导致发生三个阀同时导通的换相重叠过程，对换相重叠过程的刻画和处理是实现精准建模的关键。
[0003]在实际的LCC
‑
HVDC工程中，为了限制晶闸管关断时由电压振荡引起的暂态过电压以及过高的电压变化率，换流阀两端并联了阻尼电路(以下简称为换流阀阻尼电路)。然而，目前LCC
‑
HVDC系统小信号的建模过程并未考虑到换流阀阻尼电路，不能够确定换流阀阻尼电路对换流器小信号建模的影响，因此，建立考虑换流阀阻尼电路的换流器模型具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种LCC
‑
HVDC系统小信号建模及装置，解决了如何实现考虑换流阀阻尼电路的LCC
‑
HVDC系统小信号建模的技术问题。
[0005]从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：
[0006]本专利技术第一方面提供一种LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，包括：
[0007]根据接入有换流阀阻尼回路的换流器电路结构，分别构建换流器在换相阶段及非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程；
[0008]对构建的解析方程进行处理，得到换流器在一个换相周期内的表征各变量间关系的解析方程；
[0009]将所述换流器在一个换相周期内的表征各变量间关系的解析方程在稳态运行点进行线性化，推导出以第一参数集合为输入、以第二参数集合为输出的小信号传递函数矩阵，所述第一参数集合包括换流器二次侧三相交流电压在dq坐标系下的变量、直流电流和延迟触发角，所述第二参数集合包括换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量、直流电压和换相重叠角；
[0010]根据所述小信号传递函数矩阵，按照LCC
‑
HVDC系统的结构框图推导出小信号导纳模型。
[0011]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述根据接入有换流阀阻尼回路的换流器电路结构，分别构建换流器在换相阶段及非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：
[0012]根据换相阶段下的换流器电路结构，构建换流器在换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：
[0013]构建换流器在换相阶段下的电气解析方程为：
[0014][0015][0016][0017]构建换流器在换相阶段下的节点电压方程为：
[0018][0019]根据非换相阶段下的换流器电路结构，构建换流器在非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：
[0020]构建换流器在非换相阶段下的电气解析方程为：
[0021][0022]构建换流器在非换相阶段下的节点电压方程为：
[0023][0024]式(1)至(6)中，i
C
为阻尼电路支路的电流，V
+
为换流器直流出口正极电压，V
‑
为换流器直流出口负极电压，V3为非换相阶段c相的两个阻尼电路支路之间连接点的对地电压，v
a
为换流器二次侧a相交流电压，v
b
为换流器二次侧b相交流电压，v
c
为换流器二次侧c相交
流电压，i
a
为换流器二次侧a相交流电流，i
b
为换流器二次侧b相交流电流，i
c
为换流器二次侧c相交流电流，L
c
为换流变压器等效漏抗，i
dc
为直流电流，V
dc
为直流电压，R为换流阀阻尼电阻，C为换流阀阻尼电容，s表示虚数。
[0025]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述对构建的解析方程进行处理，包括：
[0026]将换流器在换相阶段下的节点电压方程中的换流器二次侧三相交流电压转化为dq坐标系下的变量V
d
和V
q
，并进行求解，得到在换相阶段下的直流电压的表达式；
[0027]将换流器在非换相阶段下的节点电压方程中的换流器二次侧三相交流电压转化为dq坐标系下的变量V
d
和V
q
，并进行求解得到在非换相阶段下的直流电压的表达式；
[0028]根据得到的表达式对换相阶段和非换相阶段下的直流电压进行求平均，得到一个换相周期内的直流电压的解析方程：
[0029][0030]式中，V
dc
表示一个换相周期内的直流电压，α为延迟触发角，为a相电压相位，表示换相开始时刻的a相电压相位，表示换相结束时刻的a相电压相位，V
dc1
为在换相阶段下的直流电压，V
dc2
为在非换相阶段下的直流电压。
[0031]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述对构建的解析方程进行处理，包括：
[0032]将换流器在换相阶段下的电气解析方程中的式(1)进行Park变换，并对得到的表达式进行Laplace变换，求解得到在换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的频域表达式；
[0033]将换流器在非换相阶段下的电气解析方程中的式(5)进行Park变换，并对得到的表达式进行Laplace变换，求解得到在非换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的频域表达式；
[0034]根据得到的频域表达式，对换相阶段和非换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量进行求平均，得到一个换相周期内换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的解析方程：
[0035][0036][0037]式中，I
d
和I
q
为一个换相周期内的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量，I
d1
和I
q1
为在换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量，I
d2
和I
q2
为在非换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量。
[0038]根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述对构建的解析方程进行处理，包括：
[0039]结合换流器在换相阶段下的电气解析方程中的式(1)和(2)，可以得到：
[0040][0041]将i
a
分成三部分进行分析，其中第一部分i
1a
受直流电流影响，第二部分i
2a
受交流电压影响，第三部分i
3a
受阻尼电路支路的电流影响，得到下列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，其特征在于，包括：根据接入有换流阀阻尼回路的换流器电路结构，分别构建换流器在换相阶段及非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程；对构建的解析方程进行处理，得到换流器在一个换相周期内表征各变量间关系的解析方程；将所述换流器在一个换相周期内的表征各变量间关系的解析方程在稳态运行点进行线性化，推导出以第一参数集合为输入、以第二参数集合为输出的小信号传递函数矩阵，所述第一参数集合包括换流器二次侧三相交流电压在dq坐标系下的变量、直流电流和延迟触发角，所述第二参数集合包括换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量、直流电压和换相重叠角；根据所述小信号传递函数矩阵，按照LCC
‑
HVDC系统的结构框图推导出小信号导纳模型。2.根据权利要求1所述的LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，其特征在于，所述根据接入有换流阀阻尼回路的换流器电路结构，分别构建换流器在换相阶段及非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：根据换相阶段下的换流器电路结构，构建换流器在换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：构建换流器在换相阶段下的电气解析方程为：构建换流器在换相阶段下的电气解析方程为：构建换流器在换相阶段下的电气解析方程为：构建换流器在换相阶段下的节点电压方程为：根据非换相阶段下的换流器电路结构，构建换流器在非换相阶段下表征各变量间关系的解析方程，包括：构建换流器在非换相阶段下的电气解析方程为：
构建换流器在非换相阶段下的节点电压方程为：式(1)至(6)中，i
C
为阻尼电路支路的电流，V
+
为换流器直流出口正极电压，V
‑
为换流器直流出口负极电压，V3为非换相阶段c相的两个阻尼电路支路之间连接点的对地电压，v
a
为换流器二次侧a相交流电压，v
b
为换流器二次侧b相交流电压，v
c
为换流器二次侧c相交流电压，i
a
为换流器二次侧a相交流电流，i
b
为换流器二次侧b相交流电流，i
c
为换流器二次侧c相交流电流，L
c
为换流变压器等效漏抗，i
dc
为直流电流，V
dc
为直流电压，R为换流阀阻尼电阻，C为换流阀阻尼电容，s表示虚数。3.根据权利要求2所述的LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，其特征在于，所述对构建的解析方程进行处理，包括：将换流器在换相阶段下的节点电压方程中的换流器二次侧三相交流电压转化为dq坐标系下的变量V
d
和V
q
，并进行求解，得到在换相阶段下的直流电压的表达式；将换流器在非换相阶段下的节点电压方程中的换流器二次侧三相交流电压转化为dq坐标系下的变量V
d
和V
q
，并进行求解得到在非换相阶段下的直流电压的表达式；根据得到的表达式对换相阶段和非换相阶段下的直流电压进行求平均，得到一个换相周期内的直流电压的解析方程：式中，V
dc
表示一个换相周期内的直流电压，α为延迟触发角，为a相电压相位，表示换相开始时刻的a相电压相位，表示换相结束时刻的a相电压相位，V
dc1
为在换相阶段下的直流电压，V
dc2
为在非换相阶段下的直流电压。4.根据权利要求2所述的LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，其特征在于，所述对构建的解析方程进行处理，包括：将换流器在换相阶段下的电气解析方程中的式(1)进行Park变换，并对得到的表达式
进行Laplace变换，求解得到在换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的频域表达式；将换流器在非换相阶段下的电气解析方程中的式(5)进行Park变换，并对得到的表达式进行Laplace变换，求解得到在非换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的频域表达式；根据得到的频域表达式，对换相阶段和非换相阶段下的换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量进行求平均，得到一个换相周期内换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量的解析方程：系下的变量的解析方程：式中，I
d
和I
q
为一个换相周期内换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量，I
d1
和I
q1
为在换相阶段下换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量，I
d2
和I
q2
为在非换相阶段下换流器二次侧三相交流电流在dq坐标系下的变量。5.根据权利要求2所述的LCC
‑
HVDC系统小信号建模方法，其特征在于，所述对构建的解析方程进行处理，包括：结合换流器在换相阶段下的电气解析方程中的式(1)和(2)，可以得到：将i

【专利技术属性】
技术研发人员：傅闯，周盛宇，汪娟娟，刘岳坤，莫泽，李欢，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：