CN109599884A - 一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置 - Google Patents

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CN109599884A CN201811427087.5A CN201811427087A CN109599884A CN 109599884 A CN109599884 A CN 109599884A CN 201811427087 A CN201811427087 A CN 201811427087A CN 109599884 A CN109599884 A CN 109599884A
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Abstract

本发明公开了一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置，该方法包括：获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；对基波电压电流信息、第一电压谐波向量和第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；对电阻电抗值、第一电压谐波向量和第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；根据第二电压向量和第三电压向量，计算整合得到柔性直流换流器的阻抗模型。该方法在建立柔性直流换流器阻抗模型时，能够结合柔性直流换流器中的各个控制回路模块的动态特性，准确地分析柔直系统在分析各频段的动态特性，从而准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题。

Description

一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置。
背景技术
柔性直流换流器具有结构灵活、可控性高、输出谐波小等特点，因此在大容量、远距离的柔性直流输电系统中应用广泛。随着多个柔直系统工程的投入使用，与柔性直流换流器相关的振荡问题也逐渐凸显。此类振荡问题的主流分析方法都需要构建目标系统精确阻抗模型，获取系统在不同频段的阻抗曲线，然后采用合适的稳定性分析方法，评估系统在各频段的振荡风险，进行优化控制。
现有的柔性直流换流器阻抗模型建立方法是通过忽略换流器控制回路中的谐波信号动态过程实现柔性直流换流器的简化分析。由于忽略换流器控制回路中的谐波信号动态导致柔性直流输电系统在分析各频段的动态特性时不够准确，从而无法准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置，在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，能够结合柔性直流换流器中的各个控制回路模块的动态特性，准确地分析柔直系统在分析各频段的动态特性，从而准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题。
本发明实施例提供了一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法，包括：
获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
优选地，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量，具体包括：
对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，其中，所述功率控制模块包括有功功率控制模块和无功功率控制模块；
对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量；
对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量。
优选地，所述对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角，具体包括：
根据公式Δθ＝Δθ(ω)|ω＝fp1-f1＝Gt(sp1-s1)(Vp1-Vp2 *),计算所述锁相环的输出相角；
其中,fp1为第一频率,f1为基波频率,V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量,Gt为锁相环控制模块中相角谐波传递函数，表示为HPLL(s)为锁相环控制模块中的PID控制器传递函数,表示为Kp和Ki分别为锁相环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益。
优选地，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量，具体包括：
根据公式Vdp|ω＝fp1-f1＝Vp1+Vp2 *，计算正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vqp|ω＝fp1-f1＝-V1Δθ-j(Vp1-Vp2 *)，计算正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vdn|ω＝fp1-f1＝Vp1+Vp2 *，计算负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vqn|ω＝fp1-f1＝V1Δθ-j(Vp1-Vp2 *)，计算负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
其中，fp1为第一频率,f1为基波频率,V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角；
根据公式Idp|ω＝fp1-f1＝Ip1+Ip2 *，计算正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式Iqp|ω＝fp1-f1＝-I1Δθ-j(Ip1-Ip2 *)，计算正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
根据公式Idn|ω＝fp1-f1＝Ip1+Ip2 *，计算负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式Iqn|ω＝fp1-f1＝I1Δθ-j(Ip1-Ip2 *)，计算负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
I1为基波电流幅值，Ip1为第一频率的第一电流谐波向量，Ip2 *为第二频率的第一电流谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角。
优选地，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，具体包括：
根据公式计算所述正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量；
其中，Gp为有功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpp和Kip分别为有功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益，V1 *为基波电压谐波向量的共轭向量，I1 *为基波电流谐波向量的共轭向量；
根据公式计算所述正序dq坐标系下q轴第四电流谐波向量；
其中，Gq为无功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpq和Kiq分别为无功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益。
优选地，所述对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量，具体包括：
根据公式计算正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdp为正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqp为正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量,为正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量，Idp为正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量，Gg为电流内环控制模块的解耦控制系数，表示为Gg(s)＝R+L·s，R为电网线路中的电阻，L为电网线路中的电感，Gi为电流内环控制模块中PID控制器传递函数，表示为Kpi和Kii分别为电流内环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益；
根据公式计算正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqp为正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴第三电流谐波向量，
根据公式计算负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdn为负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqn为负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，Idn为负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqn为负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量。
优选地，所述对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量,具体包括:
根据公式计算频率为fp1的第二电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第二电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，V1为基波电压幅值，为正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，“*”表示取向量的共轭向量。
优选地，所述对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量，具体包括：
根据公式计算频率为fp1的第三电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第三电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，Ggsp1(sp1)为线路电抗在fp1频率处的传递函数,表示为Ggsp1(sp1)＝R+L·sp1；Ggsp2c(sp2)为线路电抗在fp2频率处的传递函数,表示为Ggsp2c(sp2)＝R-L·sp2。
优选地，所述第二电压向量与所述第三电压向量相等。
本发明实施例还提供了一种建立柔性直流换流器阻抗模型装置，包括：
信息获取单元，用于获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
第二电压向量计算单元，用于对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
第三电压向量计算单元，用于对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
阻抗模型计算单元，用于根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法的有益效果在于：所述建立柔性直流换流器阻抗模型方法,包括：获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。该方法在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，能够结合柔性直流换流器中的各个控制回路模块的动态特性，准确地分析柔直系统在分析各频段的动态特性，从而准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种柔性直流换流器的系统结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器的阻抗模型方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器阻抗模型装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，其是本发明实施例提供的一种柔性直流换流器的系统结构示意图，所述柔性直流换流器的系统结构包括：锁相环控制模块、有功功率控制模块、无功功率控制模块、电流内环控制模块、abc/dq控制模块、电阻和电抗，通过建立柔性直流换流器完整的控制回路，然后分别建立各控制回路的阻抗模型，最后联立各控制模块获得柔性直流换流器阻抗模型。
参见图2，其是本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法的流程示意图，所述建立柔性直流换流器阻抗模型方法，包括：
S100：获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
S200：对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
S300：对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
S400：根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
在本实施例中，所述若干个频率为两个频率，其中柔性直流换流器通过结合各个控制回路模块的动态特性，准确地分析柔直系统在分析各频段的动态特性，从而准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题，相较于传统的柔性直流变流器阻抗模型具有更高的精度，能更加精确的描述目标柔直系统在谐波下的动态特性。
在一种可选的实施例中，S200：对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量，具体包括：
对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，其中，所述功率控制模块包括有功功率控制模块和无功功率控制模块；
对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量；
对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量。
在一种可选的实施例中，所述对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角，具体包括：
根据公式Δθ＝Δθ(ω)|ω＝fp1-f1＝Gt(sp1-s1)(Vp1-Vp2 *),计算所述锁相环的输出相角；
其中,fp1为第一频率,f1为基波频率,V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量,Gt为锁相环控制模块中相角谐波传递函数，表示为HPLL(s)为锁相环控制模块中的PID控制器传递函数,表示为Kp和Ki分别为锁相环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益。
在一种可选的实施例中，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量，具体包括：
根据公式Vdp|ω＝fp1-f1＝Vp1+Vp2 *，计算正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vqp|ω＝fp1-f1＝-V1Δθ-j(Vp1-Vp2 *)，计算正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vdn|ω＝fp1-f1＝Vp1+Vp2 *，计算负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式Vqn|ω＝fp1-f1＝v1Δθ-j(Vp1-Vp2 *)，计算负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
其中，fp1为第一频率,f1为基波频率,V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角；
根据公式Idp|ω＝fp1-f1＝Ip1+Ip2 *，计算正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式Iqp|ω＝fp1-f1＝-I1Δθ-j(Ip1-Ip2 *)，计算正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
根据公式Idn|ω＝fp1-f1＝Ip1+Ip2 *，计算负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式Iqn|ω＝fp1-f1＝I1Δθ-j(Ip1-Ip2 *)，计算负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
I1为基波电流幅值，Ip1为第一频率的第一电流谐波向量，Ip2 *为第二频率的第一电流谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角。
在一种可选的实施例中，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，具体包括：
根据公式计算所述正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量；
其中，Gp为有功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpp和Kip分别为有功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益，V1 *为基波电压谐波向量的共轭向量，I1 *为基波电流谐波向量的共轭向量；
根据公式计算所述正序dq坐标系下q轴第四电流谐波向量；
其中，Gq为无功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpq和Kiq分别为无功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益。
在一种可选的实施例中，所述对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量，具体包括：
根据公式计算正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdp为正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqp为正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量,为正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量，Idp为正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量，Gg为电流内环控制模块的解耦控制系数，表示为Gg(s)＝R+L·s，R为电网线路中的电阻，L电网线路中的电感，Gi为电流内环控制模块中PID控制器传递函数，表示为Kpi和Kii分别为电流内环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益；
根据公式计算正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqp为正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴第三电流谐波向量，
根据公式计算负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdn为负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqn为负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，Idn为负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqn为负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量。
在一种可选的实施例中，所述对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量,具体包括:
根据公式计算频率为fp1的第二电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第二电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，V1为基波电压幅值，为正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，“*”表示取向量的共轭向量。
在一种可选的实施例中，S300：对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量，具体包括：
根据公式计算频率为fp1的第三电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第三电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，Ggsp1(sp1)为线路电抗在fp1频率处的传递函数,表示为Ggsp1(sp1)＝R+L·sp1；Ggsp2c(sp2)为线路电抗在fp2频率处的传递函数,表示为Ggsp2c(sp2)＝R-L·sp2。
在本实施例中，所述第三电压向量是所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量经过线路中的电阻电抗，由线路电抗的传递函数直接得出的，并没有经过所述柔性直流换流器的各个控制模块。
在一种可选的实施例中，所述第二电压向量与所述第三电压向量相等。
在本实施例中，所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量经过所述柔性直流换流器的各个控制模块处理后得到的所述第二电压向量与所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量经过线路中的电阻电抗，由线路电抗的传递函数直接得出的所述第三电压向量相等，从两方面计算所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量的处理值，主要是为了联立所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量之间的关系式，构建柔性直流换流器阻抗模型。
在一种可选的实施例中，S400：根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
在本实施例中，所述柔性直流换流器的阻抗模型公式为： 其中Z11、Z12、Z21和Z22的值主要由各个控制模块中的谐波向量和传递函数整合得到，其推导过程如下：
Gttdv1＝1+Gg(s)Gqvp1-Gi(s)Tdvp1+Gi(s)Gdvp1 Gttdv1n＝1+Gg(s)Gqvp1n+Gi(s)Gdvp1n
Gttdv2＝1+Gg(s)Gqvp2-Gi(s)Tdvp2+Gi(s)Gdvp2 Gttdv2n＝1+Gg(s)Gqvp2n+Gi(s)Gdvp2n
Gttdi1＝Gg(s)Gqip1-Gi(s)Tdip1+Gi(s)Gdip1 Gttdi1n＝Gg(s)Gqip1n+Gi(s)Gdip1n
Gttdi2＝Gg(s)Gqip2-Gi(s)Tdip2+Gi(s)Gdip2 Gttdi2n＝Gg(s)Gqip2n+Gi(s)Gdip2n
Gttqv1＝j(Gtvpi-Gg(s)Gdvp1-Gi(s)Tqvp1+Gi(s)Gqvp1)Gttqv1n＝j(Gtvp1n-G目(s)Gdvp1n+Gi(s)Gqvp1n)
Gttqv2＝j(Gtvp2-Gg(s)Gdvp2-Gi(s)Tqvp2+Gi(s)Gqvp2)Gttqv2n＝j(Gtvp2n-Gg(s)Gdvp2n+Gi(s)Gqvp2n)
Gttqi1＝j(-Gg(s)Gdip1-Gi(s)Tqip1+Gi(s)Gqip1)Gttqi1n＝j(-Gg(s)Gdip1n+Gi(s)Gqip1n)
Gttqi2＝j(-Gg(s)Gdip2-Gi(s)Tqip2+Gi(s)Gqip2)Gttqi2n＝j(-Gg(s)Gdip2n+Gi(s)Gqip2n)
其中Im表示I1的虚部，Re表示I1的实部。
请参阅图3，其是本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器阻抗模型装置的结构示意图，所述建立柔性直流换流器阻抗模型装置包括：
信息获取模块1，用于获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
第二电压向量计算模块2，用于对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
第三电压向量计算模块3，用于对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
阻抗模型计算模块4，用于根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
本实施例的建立柔性直流换流器阻抗模型装置的工作原理和过程可参考上述对建立柔性直流换流器阻抗模型装置的描述，在此不再赘述。
相对于现有技术，本发明实施例提供的一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法的有益效果在于：所述建立柔性直流换流器阻抗模型方法,包括：获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。该方法在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，能够结合柔性直流换流器中的各个控制回路模块的动态特性，准确地分析柔直系统在分析各频段的动态特性，从而准确地分析直流输电系统中存在的振荡问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种建立柔性直流换流器的阻抗模型方法，其特征在于，包括：
获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
2.如权利要求1所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量，具体包括：
对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量；
对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，其中，所述功率控制模块包括有功功率控制模块和无功功率控制模块；
对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量；
对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量。
3.如权利要求2所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述基波电压电流信息和所述第一电压谐波向量进行所述锁相环控制模块处理，得到锁相环的输出相角，具体包括：
根据公式计算所述锁相环的输出相角；
其中，fp1为第一频率，f1为基波频率，V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量，Gt为锁相环控制模块中相角谐波传递函数，表示为HPLL(s)为锁相环控制模块中的PID控制器传递函数，表示为Kp和Ki分别为锁相环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益。
4.如权利要求2所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量、所述第一电流谐波向量和所述输出角度进行所述abc/dq控制模块处理，得到dq坐标系下的第二电压谐波向量和对应的第二电流谐波向量，具体包括：
根据公式计算正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式计算正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量；
其中，fp1为第一频率，f1为基波频率，V1为基波电压幅值，Vp1为第一频率的第一电压谐波向量，Vp2 *为第二频率的第一电压谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角；
根据公式计算正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
I1为基波电流幅值，Ip1为第一频率的第一电流谐波向量，Ip2 *为第二频率的第一电流谐波向量的共轭向量，Δθ为所述锁相环的输出相角。
5.如权利要求2所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行所述功率控制模块处理，分别得到正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量和q轴第四电流谐波向量，具体包括：
根据公式计算所述正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量；
其中，Gp为有功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpp和Kip分别为有功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益，V1 *为基波电压谐波向量的共轭向量，I1 *为基波电流谐波向量的共轭向量；
根据公式计算所述正序dq坐标系下q轴第四电流谐波向量；
其中，Gq为无功功率控制模块中PID控制器传递函数，表示为 Kpq和Kiq分别为无功功率控制模块PID控制器中的比例控制器增益和积分控制器增益。
6.如权利要求2所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述第二电压谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量和所述第四电流谐波向量进行所述电流内环控制模块处理，得到dq坐标系下的第三电压谐波向量，具体包括：
根据公式计算正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdp为正序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqp为正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，为正序dq坐标系下d轴第三电流谐波向量，Idp为正序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量，Gg为电流内环控制模块的解耦控制系数，表示为Gg(s)＝R+L·s，R为电网线路中的电阻，L电网线路中的电感，Gi为电流内环控制模块中PID控制器传递函数，表示为Kpi和Kii分别为电流内环控制模块中PID控制器的比例控制器增益和积分控制器增益；
根据公式计算正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqp为正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴第三电流谐波向量，
根据公式计算负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量；
其中，Vdn为负序dq坐标系下d轴的第二电压谐波向量，Iqn为负序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，Idn为负序dq坐标系下d轴的第二电流谐波向量；
根据公式计算负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量；
其中，Vqn为负序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量。
7.如权利要求2所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述第三电压谐波向量和所述输出相角进行abc/dq控制模块逆变换处理，得到abc坐标系相应频率下的第二电压向量，具体包括：
根据公式计算频率为fp1的第二电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第二电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，V1为基波电压幅值，为正序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量，为正序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，为负序dq坐标系下q轴的第三电压谐波向量，“*”表示取向量的共轭向量。
8.如权利要求1所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量，具体包括：
根据公式计算频率为fp1的第三电压向量；
根据公式计算频率为fp2的第三电压向量；
其中，fp1为第一频率，fp2为第二频率，Ggsp1(sp1)为线路电抗在fp1频率处的传递函数，表示为Ggsp1(sp1)＝R+L·sp1；Ggsp2c(sp2)为线路电抗在fp2频率处的传递函数，表示为Ggsp2c(sp2)＝R-L·sp2。
9.如权利要求1所述的建立柔性直流换流器阻抗模型方法，其特征在于，所述第二电压向量与所述第三电压向量相等。
10.一种建立柔性直流换流器阻抗模型装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取电网中的基波电压电流信息、电阻电抗值以及若干个频率下的第一电压谐波向量和第一电流谐波向量；
第二电压向量计算模块，用于对所述基波电压电流信息、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行控制回路模块处理，得到相应频率下的第二电压向量；其中，所述控制回路模块包括锁相环控制模块、功率控制模块、电流内环控制模块和abc/dq控制模块；
第三电压向量计算模块，用于对所述电阻电抗值、所述第一电压谐波向量和所述第一电流谐波向量进行计算得到相应频率下的第三电压向量；
阻抗模型计算模块，用于根据所述第二电压向量和所述第三电压向量，计算整合得到所述柔性直流换流器的阻抗模型。
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