本发明专利技术涉及柔性直流输电技术领域，尤其涉及一种定量分析振荡在MMC中传播特性的方法、装置、设备及介质，包括如下步骤：利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性；根据多谐波特性，通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，建立频域下MMC的主电路小信号模型；根据MMC的应用场景，建立频域下的MMC控制电路的小信号模型；根据主电路小信号模型与控制电路小信号模型，通过消元建立MMC桥臂电流扰动与交直流端口电压扰动的关系，建立三维振荡传播矩阵。本发明专利技术中，可以准确量化振荡在MMC交直流侧之间的传播特性。因为建模过程中并未限制交直流侧电网的拓扑与参数，即此模型连接的交直流电网均为黑箱，因此有着良好的拓展性与适用性。有着良好的拓展性与适用性。有着良好的拓展性与适用性。
【技术实现步骤摘要】
定量分析振荡在MMC中传播特性的方法、装置、设备及介质
[0001]本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种定量分析振荡在MMC中传播特性的方法、装置、设备及介质。
技术介绍
[0002]风电产业已成为近年来主力发展的可再生能源发电产业，我国海上风能资源丰富，是陆上风能资源的三倍，同时还具有风力资源稳定性强、距离负荷中心近、年利用小时数高等优点，拥有广阔的发展前景。
[0003]深远海风电往往通过HVDC(High Voltage Direct Current，柔性直流输电系统)送出，但在实际工程中，风电变流器与柔性直流输电并入电网诱发的宽频振荡已经成为电力系统稳定运行的重要挑战之一。
[0004]现有技术中，针对宽频振荡现象的研究多集中于振荡产生机理，少有针对振荡传播特性的研究内容，部分振荡传播特性的研究也只涉及交流电网，并未考虑如今越来越常见的高压直流传输。
[0005]在风机经高压直流传输并网的系统中，最常见的交直流变换器就是MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)，MMC在振荡发生时会有频率耦合现象的出现，同时也会在直流侧感应出直流侧振荡。因此MMC在振荡下有两种耦合，一种是交流侧的频率耦合，另一种是交直流侧间动态的耦合。现有的MMC小信号模型难以同时描述这两种耦合关系，也无法描述振荡在交直流电网中传播的特性。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0007]本专利技术提供了一种定量分析振荡在MMC中传播特性的方法、装置、设备及介质，从而有效解决
技术介绍
中的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，包括如下步骤：
[0009]利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性；
[0010]根据所述多谐波特性，通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，建立频域下MMC的主电路小信号模型；
[0011]根据MMC的应用场景，建立频域下的MMC控制电路的小信号模型；
[0012]根据所述主电路小信号模型与控制电路小信号模型，通过消元建立MMC桥臂电流扰动与交直流端口电压扰动的关系，建立三维振荡传播矩阵。
[0013]进一步地，所述利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性，包括：
[0014]根据傅里叶分解，将桥臂电压和电流表示为多个正弦信号的叠加；
[0015]将欧拉公式代入，获得桥臂电压和电流的多谐波特性。
[0016]进一步地，所述通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，包括：
[0017]将非线性环节中向量的卷积转换为矩阵与向量的乘积；
[0018]通过Toeplitz稳态矩阵表征桥臂电压与电源的稳态工作点信息：
[0019]将阻抗、导纳及传递函数表示为矩阵形式，且根据电路中各频率分量无耦合，对其进行简化成等效线性方程组。
[0020]进一步地，所述建立频域下MMC的主电路小信号模型包括：
[0021]根据基尔霍夫定律，建立MMC主电路上各参数的关系函数；
[0022]将关系函数转换到频域，采用向量和矩阵的形式进行表述，且桥臂电压、桥臂电流和桥臂调制信号分别为列向量，桥臂与线路综合感抗、等效电容容抗为对角矩阵；
[0023]将向量卷积转换为矩阵与向量相乘，建立主电路小信号模型。
[0024]进一步地，所述建立频域下的MMC控制电路的小信号模型，包括：
[0025]根据MMC应用场景所需的控制方法，确定控制电路中的控制环路；
[0026]将控制环路中传递函数由旋转坐标系转换为静止坐标系，且转换为矩阵形式；
[0027]通过阻抗分析，建立控制电路的小信号模型。
[0028]本专利技术还包括一种定量分析振荡在MMC中传播特性的装置，包括：
[0029]多谐波特性模块，所述多谐波模型模块用于利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性；
[0030]主电路小信号建模模块，所述主电路小信号建模模块用于根据所述多谐波特性，通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，建立频域下MMC的主电路小信号模型；
[0031]控制电路小信号建模模块，所述控制电路小信号建模模块用于根据MMC的应用场景，建立频域下的MMC控制电路小信号模型；
[0032]振荡建模模块，所述振荡建模模块用于根据所述主电路小信号模型与控制电路小信号模型，通过消元建立MMC桥臂电流扰动与交直流端口电压扰动的关系，建立三维振荡传播矩阵。
[0033]进一步地，所述多谐波特性模块包括：
[0034]傅里叶分解单元，所述傅里叶分解单元用于将桥臂电压和电流表示为多个正弦信号的叠加；
[0035]欧拉单元，所述欧拉单元用于将欧拉公式代入，获得桥臂电压和电流的多谐波特性。
[0036]进一步地，所述主电路小信号建模模块包括线性化单元，所述线性化单元用于：
[0037]将非线性环节中箱梁的卷积转换为矩阵与向量的乘积；
[0038]通过Toeplitz稳态矩阵表征桥臂电压与电源的稳态工作点信息：
[0039]将阻抗、导纳及传递函数表示为矩阵形式，且根据电路中各频率分量无耦合，对其进行简化成等效线性方程组。
[0040]进一步地，所述主电路小信号建模模块还包括主电路小信号建模单元，所述主电路小信号建模单元用于：
[0041]根据基尔霍夫定律，建立MMC主电路上各参数的关系函数；
[0042]将关系函数转换到频域，采用向量和矩阵的形式进行表述，且桥臂电压、桥臂电流
和桥臂调制信号分别为列向量，桥臂与线路综合感抗、等效电容容抗为对角矩阵；
[0043]将向量卷积转换为矩阵与向量相乘，建立主电路小信号模型。
[0044]进一步地，所述控制电路小信号建模模块包括控制电路小信号建模单元，所述控制电路小信号建模单元用于：
[0045]根据MMC应用场景所需的控制方法，确定控制电路中的控制环路；
[0046]将控制环路中传递函数由旋转坐标系转换为静止坐标系，且转换为矩阵形式；
[0047]通过阻抗分析，建立控制电路的小信号模型。
[0048]本专利技术还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。
[0049]本专利技术还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
[0050]本专利技术的有益效果为：本专利技术所建立的MMC振荡传播矩阵同时考虑了振荡发生时，MMC交流侧频率耦合与交直流侧动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性；根据所述多谐波特性，通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，建立频域下MMC的主电路小信号模型；根据MMC的应用场景，建立频域下的MMC控制电路的小信号模型；根据所述主电路小信号模型与控制电路小信号模型，通过消元建立MMC桥臂电流扰动与交直流端口电压扰动的关系，建立三维振荡传播矩阵。2.根据权利要求1所述的定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，其特征在于，所述利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性，包括：根据傅里叶分解，将桥臂电压和电流表示为多个正弦信号的叠加；将欧拉公式代入，获得桥臂电压和电流的多谐波特性。3.根据权利要求1所述的定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，其特征在于，所述通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，包括：将非线性环节中向量的卷积转换为矩阵与向量的乘积；通过Toeplitz稳态矩阵表征桥臂电压与电源的稳态工作点信息：将阻抗、导纳及传递函数表示为矩阵形式，且根据电路中各频率分量无耦合，对其进行简化成等效线性方程组。4.根据权利要求1所述的定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，其特征在于，所述建立频域下MMC的主电路小信号模型包括：根据基尔霍夫定律，建立MMC主电路上各参数的关系函数；将关系函数转换到频域，采用向量和矩阵的形式进行表述，且桥臂电压、桥臂电流和桥臂调制信号分别为列向量，桥臂与线路综合感抗、等效电容容抗为对角矩阵；将向量卷积转换为矩阵与向量相乘，建立主电路小信号模型。5.根据权利要求1所述的定量分析振荡在MMC中传播特性的方法，其特征在于，所述建立频域下的MMC控制电路的小信号模型，包括：根据MMC应用场景所需的控制方法，确定控制电路中的控制环路；将控制环路中传递函数由旋转坐标系转换为静止坐标系，且转换为矩阵形式；通过阻抗分析，建立控制电路的小信号模型。6.一种定量分析振荡在MMC中传播特性的装置，其特征在于，包括：多谐波特性模块，所述多谐波模型模块用于利用傅里叶分解与欧拉公式描述MMC桥臂电压与电流的多谐波特性；主电路小信号建模模块，所述主电路小信号建模模块用于根据所述多谐波特性，通过Toeplitz稳态矩阵与向量对多谐波进行线性化，建立频域下MMC的主...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，徐贤，汪成根，邹小明，任必兴，李雅然，张森，吕振华，唐伟佳，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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