【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流系统小信号建模方法、系统及存储介质
[0001]本专利技术涉及电力相关
，尤其是涉及一种柔性直流系统小信号建模方法、系统及存储介质。
技术介绍
[0002]海上风力发电具有清洁环保、资源稳定性强、年利用小时数高等特点，预计到2025年，全国海上风电装机规模将达到3000万千瓦，主要分布在广东、江苏、浙江、福建等省，大规模海上风力发电成为国家能源战略发展的重要方向。传统的交流并网方案已经不能满足大规模海上风电送出的需求，限制了海上风电的大规模开发，借鉴全球风电发展最快的欧洲区域经验，基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)的柔性直流输电技术成为深远海风电送出的首选方案。欧洲已经建设了多项海上风电柔性直流输电工程，但我国目前尚无深远海海上风电工程投入运行，在海上风电柔性直流系统的建模仿真方面缺乏理论支撑和工程经验。
[0003]海上风电柔性直流并网系统的安全稳定运行依赖其控制策略的可靠设计，因此，建立能够反映系统详细动态过程的小信号模型是实现控制器优化的前提。传统的柔性直流系统小信号模型多没有考虑MMC桥臂变量的详细动态过程，很难保证小信号模型的准确性。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种涡环方向控制方法，能够有效反映模块化多电平换流器内部不同电气量之间的关联关系，提高小信号模型的准确性，为海上风电柔性直流并网系统的控制策略设计和稳定运行提供仿真模型基础。>[0005]本专利技术还提供了一种柔性直流系统小信号建模系统以及计算机可读存储介质。
[0006]根据本专利技术的第一方面实施例的柔性直流系统小信号建模方法，包括以下步骤：
[0007]基于开关函数模型和基尔霍夫电压定律建立模块化多电平换流器的交流侧电压动态方程；
[0008]基于开关函数模型建立所述模块化多电平换流器的桥臂分量动态方程，其中，桥臂分量动态方程中的变量包括直流分量、基频分量和二倍频分量；
[0009]根据所述桥臂分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下桥臂电容电压差模分量，所述桥臂电容电压差模分量包括电压直流分量差模分量、基频分量差模分量和二倍频分量差模分量；
[0010]对所述桥臂电容电压差模分量进行线性化处理，得到线性化结果；
[0011]根据所述线性化结果和所述交流侧电压动态方程确定小信号模型。
[0012]根据本专利技术实施例的柔性直流系统小信号建模方法，至少具有如下有益效果：
[0013]首先基于开关函数模型和基尔霍夫电压定律建立模块化多电平换流器的交流侧电压动态方程，并基于开关函数模型建立模块化多电平换流器的桥臂分量动态方程，桥臂
分量动态方程中的变量包括直流分量、基频分量和二倍频分量。再根据桥臂分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下的电压直流分量差模分量、基频分量差模分量和二倍频分量差模分量，对电压直流分量差模分量、基频分量差模分量和二倍频分量差模分量进行线性化处理后结合交流侧电压动态方程确定小信号模型。采用本专利技术实施例的柔性直流系统小信号建模方法得到的小信号模型能够有效反映模块化多电平换流器内部不同电气量之间的关联关系，准确性高，可以为海上风电柔性直流并网系统的控制策略设计和稳定运行提供仿真模型基础。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述基于开关函数模型和基尔霍夫电压定律建立模块化多电平换流器的交流侧电压动态方程，包括以下步骤：
[0015]基于开关函数模型确定桥臂平均开关函数模型；
[0016]根据所述桥臂平均开关函数模型确定桥臂电压差模分量和桥臂电压共模分量；
[0017]基于基尔霍夫电压定律确定桥臂基尔霍夫电压方程；
[0018]根据所述桥臂电压差模分量、所述桥臂电压共模分量和所述桥臂基尔霍夫电压方程确定所述交流侧电压动态方程。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述基于开关函数模型建立所述模块化多电平换流器的桥臂分量动态方程，包括以下步骤：
[0020]根据所述桥臂平均开关函数模型和桥臂电流确定桥臂平均电容电流，所述桥臂平均电容电流包括直流分量、基频分量和二倍频分量；
[0021]基于开关函数模型确定单桥臂平均开关函数模型；
[0022]根据所述桥臂电流、所述桥臂平均电容电流和所述单桥臂平均开关函数模型确定所述桥臂分量动态方程。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，所述桥臂分量动态方程的约束公式为：
[0024][0025]其中，C
eq
为单个桥臂的等效电容，u
p
为上桥臂电压，u
n
为下桥臂电压，λ
p0
和λ
n0
分别为上桥臂直流分量和下桥臂直流分量，λ
p1
和λ
n1
分别为上桥臂基频分量和下桥臂基频分量，λ
p2
和λ
n2
分别为上桥臂二倍频分量和下桥臂二倍频分量。
[0026]根据本专利技术的一些实施例，所述桥臂分量动态方程包括电压直流分量动态方程、基频分量动态方程和二倍频分量动态方程，所述根据所述桥臂分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下桥臂电容电压差模分量，包括以下步骤：
[0027]根据所述电压直流分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述电压直流分量差模分量；
[0028]根据所述基频分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述基频分量差模分量；
[0029]根据所述二倍频分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述二倍频分量差模分量。
[0030]根据本专利技术的一些实施例，dq坐标系下所述电压直流分量差模分量的约束公式为：
[0031][0032]其中，为所述电压直流分量差模分量，M为调制比，C
eq
为单个桥臂的等效电容，I
s
为稳态交流侧电流的直流分量幅值，即桥臂电流的基频分量，为基频相角差，为二倍频相角差，U
h2
为桥臂电压的二倍频分量，I
h2
为桥臂电流的二倍频分量。
[0033]根据本专利技术的一些实施例，dq坐标系下所述基频分量差模分量的约束公式为：
[0034][0035]其中，和表示dq坐标系下的基频分量差模分量，和u
ac_1d
表示dq坐标系下的桥臂电容电压基频分量，I
sd
和I
sq
表示dq坐标系下的稳态交流侧电流，即桥臂电流的基频分量，U
vd
和U
vq
表示dq坐标系下的稳态交流侧电压，即桥臂电压，I
h2d
和I
h2q
表示dq坐标系下的稳态交流侧电流的二倍本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，包括以下步骤：基于开关函数模型和基尔霍夫电压定律建立模块化多电平换流器的交流侧电压动态方程；基于开关函数模型建立所述模块化多电平换流器的桥臂分量动态方程，其中，桥臂分量动态方程中的变量包括直流分量、基频分量和二倍频分量；根据所述桥臂分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下桥臂电容电压差模分量，所述桥臂电容电压差模分量包括电压直流分量差模分量、基频分量差模分量和二倍频分量差模分量；对所述桥臂电容电压差模分量进行线性化处理，得到线性化结果；根据所述线性化结果和所述交流侧电压动态方程确定小信号模型。2.根据权利要求1所述的柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，所述基于开关函数模型和基尔霍夫电压定律建立模块化多电平换流器的交流侧电压动态方程，包括以下步骤：基于开关函数模型确定桥臂平均开关函数模型；根据所述桥臂平均开关函数模型确定桥臂电压差模分量和桥臂电压共模分量；基于基尔霍夫电压定律确定桥臂基尔霍夫电压方程；根据所述桥臂电压差模分量、所述桥臂电压共模分量和所述桥臂基尔霍夫电压方程确定所述交流侧电压动态方程。3.根据权利要求2所述的柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，所述基于开关函数模型建立所述模块化多电平换流器的桥臂分量动态方程，包括以下步骤：根据所述桥臂平均开关函数模型和桥臂电流确定桥臂平均电容电流，所述桥臂平均电容电流包括直流分量、基频分量和二倍频分量；基于开关函数模型确定单桥臂平均开关函数模型；根据所述桥臂电流、所述桥臂平均电容电流和所述单桥臂平均开关函数模型确定所述桥臂分量动态方程。4.根据权利要求3所述的柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，所述桥臂分量动态方程的约束公式为：其中，C
eq
为单个桥臂的等效电容，u
p
为上桥臂电压，u
n
为下桥臂电压，λ
p0
和λ
n0
分别为上桥臂直流分量和下桥臂直流分量，λ
p1
和λ
n1
分别为上桥臂基频分量和下桥臂基频分量，λ
p2
和λ
n2
分别为上桥臂二倍频分量和下桥臂二倍频分量。5.根据权利要求1所述的柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，所述桥臂分量动态方程包括电压直流分量动态方程、基频分量动态方程和二倍频分量动态方程，所述根据所述桥臂分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下桥臂电容电压差模分量，包括以下步骤：
根据所述电压直流分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述电压直流分量差模分量；根据所述基频分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述基频分量差模分量；根据所述二倍频分量动态方程进行park变换，并进行差模共模分解，得到dq坐标系下所述二倍频分量差模分量。6.根据权利要求5所述的柔性直流系统小信号建模方法，其特征在于，dq坐标系下所述电压直流分...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明丽，刘子文，邓文扬，肖晃庆，张勇军，杨苹，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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