CN114938019B 一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法 （国网福建省电力有限公司经济技术研究院）

一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模本发明公开了一种模块化多电平换流器交电压、子模块投切系数以及时域下MMC的平均值数学模型来得到MMC的稳态频域模型；根据谐波线性化的方法在稳态频域模型的公共连接点注在稳态工作点处线性化，得到注入扰动后MMC主电路频域小信号模型；根据MMC的控制系统分别投切系数的小信号模型；根据MMC主电路频域小2系数s.；;I,为MMC桥臂电流的直流分量，I,为MMC桥臂电流的n次谐波分量幅值，表示;;s,以及时域下MMC的平均值数学模型来得到MMC的稳态频域模型；3;;;S3、根据谐波线性化的方法在稳态频域模型的公共连接点注入频率为fs的电压扰动信的小信号模型i,；S5、根据MMC主电路频域小信号模型和子模块投切4S31、在公共连接点处注入频率为fs的电压扰动信号i:，可得到注入扰动后MMC的桥臂;;;5谐波为输出分量，A=0表示该次谐波为环流分量，表示该次谐波为环流分量，表示该次谐波为输出分量，Br为正序分量、负序分量及零序分量的分类函数，Br=1表示该次谐波为正序分量，Br=-1表示该次谐波为正序分量，B=0表示该次谐的控制函数c,为：;;c表示环流抑制环节传递函数，Kcirp和Kciri分别为环流抑制;直流电压外环控制环节对直流电压扰动量的控制函数Gac为：6;S45、考虑有功功率外环控制环节和无功功率外环控制环节对MMC子模块投切系数i,的;;7;;P表示有功功率外环控制函数，HP表示有功功率外环传递函数，k功功率外环传递函数，KO,和KO分别为无功功率外环PI控制器的比例系数和积分系数，i:表示电压扰动信号；S46、对于采用直流电压控制和无功功率控制的MM投切系数的小信号模型i,为：;对于采用有功功率控制和无功功率控制的MMC控制系统，则注入扰动后得到子模块投8切系数的小信号模型i,为：S51、将注入扰动后子模块投切系数的小信号模型i,代入MMC主电路频域小信号模型，;;;iv。5.一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模算机程序时实现以上权利要求1-4的任一一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法中9波交互耦合特性以及MMC控制系统固有的非线性特征，MMC的精确阻抗建模存在较大困难。假设条件得到的MMC阻抗模型在进行系统稳定性研究时可能会造成分析结果的不准确，因系数的小信号模型i,;实现以上一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法[0014]本发明的有益效果在于：本发明的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方[0017]图3为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC平均[0018]图4为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC交流[0019]图5为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC控制[0020]图6为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC谐波[0021]图7为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC直流[0022]图8为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的MMC采用[0023]图9为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的采用不同[0024]图10为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的交流侧[0025]图11为本发明实施例的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法的交流侧A[0029]请参照图1以及3至图7，一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法，包括步系数的小信号模型i,;[0061]S31、在公共连接点处注入频率为fs的电压扰动信号i,,可得到注入扰动后MMC的桥臂电流i,桥臂等效电容电压i,、子模块投切系数.:[0064]S32、将注入扰动后MMC的桥臂电流i,桥臂等效电容电压i,、子模块投切系数[0066]其中，i,-[0…0e0…0I",为注入扰动电压信号相角，YLs表示注入[0069]由上述描述可知，利用谐波线性化的方法在公共连接点(PCC)注入频率为fs的电次谐波为输出分量，Ak＝0表示该次谐波为环流分量，表示该次谐波为环流分量，流i,的控制函数Gcir为：[0082]直流电压外环控制环节对直流电压扰动量iz的控制函数GVdc为：[0096]对于采用有功功率控制和无功功率控制的MMC控制系统，则注入扰动后得到子模模型中的子模块投切系数因此需要对MMC控制系统进行建模来得到子模块投切系数[0108]由上述描述可知，将注入扰动后子模块投切系数的小信号模型代入MMC主电路频域小信号模型，根据上述公式可以得到MMC交流侧导纳Y，并计算MMC交流侧阻抗ZMMC_AC算机程序时实现以上一种模块化多电平换流器交流侧阻抗u[0141]S31、在公共连接点处注入频率为fs的电压扰动信号i,可得到注入扰动后MMC的桥臂电流i,桥臂等效电容电压i,、子模块投切系数.,:在公共连接点(PCC)注入频率为fs的电压扰动信号i,,利用式(6)和式(7)将MMC的稳态频域系数的小信号模型i,;中的子模块投切系数i,,因此需要对MMC控制系统进行建模来得到子模块投切系数与电次谐波为输出分量，Ak＝0表示该次谐波为环流分量，表示该次谐波为环流分量，流侧以及MMC内部环流的谐波各不相同，各控制环节流过的谐波也因此不同，因此利用式[0163]本实施例中，根据图4所示的电流控制内环和环流抑制环节的控制结构，根据式[0166]直流电压外环控制环节对直流电压扰动量iz的控制函数GVd式(12)来得到直流电压外环控制环节对直流电压扰动量ic的控制函数GVdc。[0179]本实施例中，由式(13)可得有功功率扰动量和无压扰动信号桥臂电流的关系，根据式(14)和式(15)来得到功率外环控制环节对有功模块投切系数的小信号模型i,为：[0182]对于采用有功功率控制和无功功率控制的MMC控制系统，则注入扰动后得到子模据式(16)和式(17)得到注入扰动后子模块投[0196]本实施例中，将注入扰动后子模块投切系数的小信号模型$,代入MMC主电路频域8为MMC采用不同控制方式的交流侧阻抗对比图，实线和圆圈分别表示MMC采用定直流电压控制和定无功功率控制的解析计算结果和仿真扫频结果，虚线和方块分别表示MMC采用定频结果几乎重合，验证所提出建模方法的准确性，同时可以证明MMC采用不同控制方式对在所述存储器3中并可在所述处理器2上运行的计算机程序，所述处理器2执行所述计算机程序时实现以上实施例一中的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方