【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子及新型配电系统应用，尤其涉及一种mmc型多端交直流城市配电系统及积木化建模方法。
技术介绍
1、随着城市化进程的加快，城市配电系统的可靠性和灵活性需求日益增加。传统的城市配电网架结构在面对复杂的城市电力负荷和高可靠性要求时，存在诸多不足。例如，现有的单环网、多分段多联络等供电模式在实际运行中，馈线间的联络开关通常是断开的，导致供电的持续性和可靠性不足。此外，传统配电系统在面对电气故障时，通常需要通过分段开关切除故障，导致短时停电，无法保证供电的连续性。模块化多电平换流器（mmc）技术因其高灵活性、高可靠性和高功率质量等优点，逐渐在高压直流输电系统中得到应用。然而，将mmc技术应用于城市柔性配电系统的研究相对较少，主要是针对基于mmc的多端直流输电系统和基于两电平vsc的直流配电系统。此外，对与这样一种高可靠性mmc型多端交直流城市配电系统，建立一种准确有效的控制仿真及系统化分析模型又是一个要亟需解决的关键技术问题。因此，开发基于mmc的高可靠性多端交直流城市配电系统，并结合积木化建模方法，建立系统精确高效仿真分析模型以提高系统的设计和分析效率具有重要的理论与工程意义。
技术实现思路
1、为实现上述目的，本专利技术提供了一种mmc型多端交直流城市配电系统及积木化建模方法。首先，本专利技术引入高可靠性、灵活性、能效和适应性的设计，提出一种mmc型多端交直流城市配电系统，提升城市配电系统的可靠性、灵活性和经济性。其次，针对所述系统，提出积木化建模方法，在提高建模的精
2、其中，一种mmc型多端交直流城市配电系统，包括：
3、通过端口互联的mmc换流站系统、直流配电网络、多重模块化智能直流变压器、直流固态断路器以及交流断路器；
4、其中，所述mmc换流站系统、所述多重模块化智能直流变压器分别与所述直流配电网络连接；
5、所述mmc换流站系统用于实现交直流转换，还用于通过故障自阻断技术和自愈技术，进行故障自阻断和自愈；
6、所述直流配电网络为多电压等级柔性互联的环形/网格型直流配电网络，通过所述多重模块化智能直流变压器实现不同电压等级间的功率传输；
7、所述多重模块化智能直流变压器采用串并联混合拓扑结构，具有双向大功率控制能力；
8、所述直流固态断路器用于快速隔离故障区域。
9、优选地，所述mmc换流站系统采用构网型控制，用于实现任意交流端发生故障时的功率互济和交流电压频率的主动支撑。
10、优选地，所述系统还包括非下垂对等协调控制模块，所述非下垂对等协调控制模块用于对所述mmc换流站系统配置非下垂对等协调控制策略，确保当系统发生故障时，mmc换流站系统无需模式切换即可保证系统的连续运行。
11、本专利技术还提供一种mmc型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，包括：
12、采用多层级分解策略，将系统划分为宏观系统层和微观功能模块层；
13、基于所述宏观系统层，将系统划分为mmc换流站群、多端口智能直流变压器集群和多电压等级柔性互联的环形/网格型直流配电网络；
14、基于所述微观功能模块层，通过引入虚拟电阻，将mmc换流站系统划分为交流电气系统、mmc变流器、直流接口、信号滤波器和多模式统一控制器；将多端口智能直流变压器划分为功率变换单元和统一控制单元；通过电路分割等效原则将多电压等级柔性互联的环形/网格型直流配电网络划分为分支线路和母线节点；
15、对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模，并通过各模块的输入输出变量关系，积木式拼接各子模块模型，构建获得完整系统的非线性状态空间数学模型。
16、优选地，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对mmc换流站系统建模；
17、对所述mmc换流站系统建模采用分块解耦、积木化整合获得模型表达式为：
18、
19、式中， [，，，，；状态变量 [，，，，；相量，，， ，分别为mmc连接交流系统、mmc换流站电气系统、mmc直流接口、mmc控制系统滤波环节和mmc控制器的状态变量；为mmc系统输出；输入变量，，，，，，其中分别为交流电网电压在dq坐标系下的分量，为mmc直流侧连接的母线电压，，，分别为mmc直流侧电压、交流侧电压、有功功率和无功功率给定参考值。
20、优选地，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对多重模块化智能直流变压器建模；
21、对所述多重模块化智能直流变压器建模包括建立多重模块化智能直流变压器电气系统模型和多重模块化智能直流变压器控制系统模型；
22、所述多重模块化智能直流变压器电气系统模型的公式表达式包括：
23、和分别为多重模块化智能直流变压器的高压侧和低压侧等效电容；和分别为多重模块化智能直流变压器的高压侧和低压侧电压；和分别为多重模块化智能直流变压器的输入电流和输出电流；和分别为多重模块化智能直流变压器的高压侧和低压侧等效可控电流源电流；等于多重模块化智能直流变压器连接直流母线节点电压；
24、则等效电容表达式为：
25、，
26、根据多重模块化智能直流变压器低压侧滤波电容节点kcl方程：
27、
28、设多重模块化智能直流变压器输出端负荷等效电阻为，低压侧输出电流表示为：
29、
30、多重模块化智能直流变压器输入端电容的kcl方程为：
31、
32、多重模块化智能直流变压器输入端电感的kvl方程为：
33、
34、其中，多重模块化智能直流变压器输入端h桥电流和输出端h桥电流表示为：
35、
36、上式中，表示多重模块化智能直流变压器等效移相比，为变压器变比，表示多重模块化智能直流变压器等效pwm开关周期，表示多重模块化智能直流变压器等效辅助电感；
37、所述多重模块化智能直流变压器控制系统模型的公式表达式包括：
38、多重模块化智能直流变压器控制器的输入信号为多重模块化智能直流变压器低压侧直流电压，信号经滤波后再送到控制器中；对信号滤波器进行建模，所述信号滤波器采用一阶低通滤波器，所述信号滤波器的动态方程表示为：
39、
40、上式中，为滤波器状态变量，为滤波器截至频率；
41、移相控制器状态方程为：
42、
43、对所述多重模块化智能直流变压器电气系统模型和多重模块化智能直流变压器控制系统模型进行整合的过程包括：
44、根据公式(3)、(5)、(6)、(8)、(9)将多重模块化智能直流变压器的状态空间模型和输出方程表示为：
45、...
【技术保护点】
1.一种MMC型多端交直流城市配电系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的MMC型多端交直流城市配电系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的MMC型多端交直流城市配电系统，其特征在于，
4.根据权利要求1-3任意一项所述的MMC型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的MMC型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对MMC换流站系统建模；
6.根据权利要求4所述的MMC型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对多重模块化智能直流变压器建模；
7.根据权利要求4所述的MMC型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对多电压等级柔性互联的环形/网格型直流配电网络建模；
8.根据权利要求4所述的MMC型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征
...【技术特征摘要】
1.一种mmc型多端交直流城市配电系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的mmc型多端交直流城市配电系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的mmc型多端交直流城市配电系统，其特征在于，
4.根据权利要求1-3任意一项所述的mmc型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的mmc型多端交直流城市配电系统的积木化建模方法，其特征在于，对所述宏观系统层和微观功能模块层的各子模块分别建模包括对mmc换流站系统建模；
6.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢兴峰，安旦旦，张子嘉，王延喜，高永康，杨维满，李恒杰，曾贤强，鲜龙，杨新华，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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