本发明专利技术公开了一种DR‑MMC级联换流器容量配比的优化方法，属于新能源并网技术领域。本发明专利技术通过计算不同容量配比下DR‑MMC级联换流器的运行特性指标、传输系统稳定性指标和经济性指标，加权不同容量配比下的三种指标归一化后的值，将综合指标最优的DR‑MMC级联换流器容量配比作为优化结果。本发明专利技术提升DR‑MMC级联换流器经济性的同时，保障基于DR‑MMC级联换流器的传输系统具有良好的运行特性和充足的稳定裕度，实现系统安全高效经济运行，具有较强的可适用性和可拓展性，适用于不同连接方式的DR‑MMC级联换流器和不同控制策略的DR‑MMC级联换流器。
1、dr-mmc级联换流器采用dr(diode rectifier，二极管整流器)和mmc(modularmultilevel converter，模块化多电平换流器)直流侧串联、交流侧并联结构，具有传输功率高、结构拓展性强、控制灵活、高效经济等优势，在新能源并网等领域具有广泛应用前景。dr和mmc的容量配比设计是dr-mmc级联换流器研究深入开展的重要一环，直接关系到传输系统的运行特性、稳定性和经济性等重要指标。通过设计mmc的直流电压和额定容量，可以灵活调节dr-mmc级联换流器容量配比。随着mmc的容量占比的降低，dr容量配置将增加，dr-mmc级联换流器的经济性将得到提升，但由于dr吸收无功功率增加以及mmc功率调节能力减弱，dr-mmc级联换流器的运行特性变差。
2、此外，基于dr-mmc级联换流器的传输系统稳定性也受到dr-mmc级联换流器容量配比设计的大幅影响。目前，dr-mmc级联换流器的相关研究主要集中在系统启动、稳态控制和稳定性分析等方面，而且针对dr-mmc级联换流器容量配比的选取，大多仅基于经济性考虑。因此，提出一种dr和mmc的容量配比优化设计方法，以保障系统安全高效经济运行。
>2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种dr-mmc级联换流器电气参数稳态值的计算方法，所述计算方法包括：3、获取给定的dr和mmc的容量配比、受端换流站额定工况下的直流电压，共同代入dr的有功功率解析式、mmc的有功功率解析式和受端换流的直流电压解析式，联合求解得到dr和mmc额定工况下的直流电压；
4、获取给定的额定交流电压有效值，与dr额定工况下的直流电压共同代入dr的直流电压解析式，求解得到dr阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值；
5、将mmc额定工况下的直流电压代入mmc的直流电压解析式，求解得到mmc阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值。
6、优选地，所述dr的有功功率解析式、mmc的有功功率解析式和受端换流的直流电压解析式分别为：
7、pdr＝vdcdridc
8、pmmc1＝vdc1idc
9、vdc1+vdcdr-2rdc_lineidc＝vdc2
10、其中，pdr，pmmc1分别表示dr和mmc传输的有功功率，vdcdr，vdc1，vdc2分别表示dr、mmc和受端换流站的直流电压，idc表示dr-mmc的直流电流，rdc_line表示直流传输线路的电阻。
11、优选地，所述dr阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值kdr的计算公式如下：
12、
13、其中，vsn表示mmc网侧相电压的额定值，xtdr表示dr阀侧变压器tdr的漏抗，vdcdrn表示dr的额定直流电压，idcn表示dr-mmc的额定直流电流；
14、所述mmc阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值kmmc1的计算公式如下：
15、
16、其中，vdc1n表示mmc的额定直流电压。
17、为实现上述目的，第二方面，本专利技术提供了一种dr-mmc级联换流器容量配比的优化方法，所述优化方法包括：
18、计算不同容量配比下dr-mmc级联换流器的运行特性指标、传输系统稳定性指标和经济性指标；
19、加权不同容量配比下的三种指标归一化后的值，将综合指标最优的dr-mmc级联换流器容量配比作为优化结果；其中，
20、所述运行特性指标的计算具体如下：
21、采用第一方面所述的计算方法，计算当前容量配比下dr-mmc级联换流器电气参数稳态值；
22、将mmc的直流电压固定为mmc额定工况下的直流电压不变，计算dr-mmc级联换流器的运行特性指标；
23、所述传输系统稳定性指标的计算具体如下：
24、根据dr-mmc级联换流器传输系统的阻抗模型，同时考虑当前容量配比下所采用的无功功率补偿配置方式，基于奈奎斯特稳定判据，获得在dr-mmc级联换流器采用当前容量配比下传输系统的稳定裕度；
25、所述经济性指标为总成本，所述总成本至少包括初始投资成本和运行损耗成本，其中，初始投资成本与当前容量配比下所采用的无功功率补偿配置方式相关。
26、优选地，所述不同容量配比的取值范围为[10％，50％]。
27、需要说明的是，容量配比10％以下时，运行特性和稳定裕度较差，容量配比50％以上时，经济性优势不明显；本专利技术优选上述范围的容量配比，同时兼顾运行特性、稳定裕度和经济性。
28、优选地，当mmc传输额定有功功率时，mmc的无功功率输出能力足以全额补偿dr-mmc无功功率需求，无功功率补偿配置方式采用mmc提供无功功率补偿；否则，无功功率补偿配置方式采用配置无功功率补偿装置；
29、所述mmc的无功功率输出能力可以表示为：
30、
31、其中，qmmcmax表示mmc在传输额定有功功率时的最大输出无功功率，smmcmax表示mmc的最大视在功率，pmmcn表示mmc的额定有功功率。
32、优选地，所述dr-mmc级联换流器的运行特性包括mmc的交流电压随有功功率变化特性、dr的直流电压随有功功率变化特性、mmc的调制系数随有功功率和无功功率变化的特性、dr-mmc级联换流器的无功功率随有功功率变化特性中的一个。
33、优选地，所述mmc的交流电压随有功功率变化特性的表达式为：
34、
35、其中，vs表示mmc网侧相电压的有效值，kdr表示dr阀侧变压器tdr阀侧电压与网侧电压的比值，vdc1，vdc2分别表示mmc和受端换流站的直流电压，rdc_line表示直流传输线路的电阻，pdc表示受端换流站传输的有功功率；
36、所述dr直流电压随有功功率变化特性的表达式为：
37、
38、其中，vdcdrn表示dr的额定直流电压，vs表示mmc网侧相电压；
39、所述mmc的调制系数随有功功率和无功功率变化的特性的表达式为：
40、
41、其中，mv1表示mmc的交流调制系数的有效值，kmmc1表示mmc阀侧变压器tm1阀侧电压与网侧电压的比值，qmmc1表示mmc吸收的无功功率，xtm1表示mmc阀侧变压器tm1的漏抗；
42、所述dr-mmc级联换流器的无功功率随有功功率变化特性的表达式为：
43、
44、其中，qhc表示dr-mmc吸收的无功功率，表示dr的功率因数角。
45、优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种DR-MMC级联换流器电气参数稳态值的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：
2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述DR的有功功率解析式、MMC的有功功率解析式和受端换流的直流电压解析式分别为：
3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述DR阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值kDR的计算公式如下：
4.一种DR-MMC级联换流器容量配比的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：
5.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述不同容量配比的取值范围为[10％,50％]。
6.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，当MMC传输额定有功功率时，MMC的无功功率输出能力足以全额补偿DR-MMC无功功率需求，无功功率补偿配置方式采用MMC提供无功功率补偿；否则，无功功率补偿配置方式采用配置无功功率补偿装置；
7.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述DR-MMC级联换流器的运行特性包括MMC的交流电压随有功功率变化特性、DR的直流电压随有功功率变化特性、MMC的调制系数随有功功率和无功功率变化的特性、DR-MMC级联换流器的无功功率随有功功率变化特性中的一个。
8.如权利要求7所述的优化方法，其特征在于，所述MMC的交流电压随有功功率变化特性的表达式为：
9.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述DR-MMC级联换流器的阻抗模型至少是直流阻抗模型和交流阻抗模型中的一种；所述DR-MMC级联换流器的交流阻抗模型由考虑DR-MMC级联换流器交直流侧耦合作用的DR交流阻抗模型和MMC交流阻抗模型基于并联形式组成；所述DR-MMC级联换流器的直流阻抗模型由考虑DR-MMC级联换流器交直流侧耦合作用的DR直流阻抗模型和MMC直流阻抗模型基于串联形式组成；
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行如权利要求1至9任一所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种dr-mmc级联换流器电气参数稳态值的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括：
2.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述dr的有功功率解析式、mmc的有功功率解析式和受端换流的直流电压解析式分别为：
3.如权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述dr阀侧变压器阀侧电压与网侧电压的比值kdr的计算公式如下：
4.一种dr-mmc级联换流器容量配比的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：
5.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述不同容量配比的取值范围为[10％,50％]。
6.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，当mmc传输额定有功功率时，mmc的无功功率输出能力足以全额补偿dr-mmc无功功率需求，无功功率补偿配置方式采用mmc提供无功功率补偿；否则，无功功率补偿配置方式采用配置无功功率补偿装置；
7.如权利要求4所述的优化方法，其特征在于，所述dr-mmc级联换流器的运行特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张港华，向往，陈霞，文劲宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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