CN110492518A - 建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置 - Google Patents

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CN110492518A CN201910757497.4A CN201910757497A CN110492518A CN 110492518 A CN110492518 A CN 110492518A CN 201910757497 A CN201910757497 A CN 201910757497A CN 110492518 A CN110492518 A CN 110492518A
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Abstract

本申请公开了一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置，所述方法包括：获取柔直换流器的电压电流在正序电压相角和负序电压相角下的电压电流谐波向量；根据柔直换流器的阀侧电压电流进行派克变换后的结果，获取有功功率和无功功率的控制回路的输出电流；整合上述各输入和输出，得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。与现有技术相比，本申请在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，通过谐波在柔直变流器控制回路中的传递过程的动态特性，以及柔性直流换流器控制策略下的dq轴谐波耦合特性，为研究包含负序控制的柔直换流器在宽频带上的阻抗特性提供更加准确有效的信息，进而从机理上分析目标柔直系统的稳定性。

Description

建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置
技术领域
本申请涉及电力装置稳定性分析技术领域，尤其涉及一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置。
背景技术
基于柔性直流变流器的柔性直流输电装置在大规模、远距离的新能源并网中运用广泛。随着新能源并网的数量和输送等级的增加，与柔性直流变流器相关的振荡问题也逐渐凸显。现有技术中，对于此类振荡问题的分析方法大多集中在分析从并网点处观测网侧及阀侧的阻抗特性，并根据特征根分析法、奈奎斯特稳定性分析法等其他稳定性判据来分析电力装置稳定性。因为从并网点观测的网侧阻抗特性大多可用RLC电路直接表示，所以对于网侧阻抗特性的分析难度不高。但由于柔性直流变流器中控制器、控制环节繁多，其中控制器参数、采样延时、耦合特性，锁相环、正负序电压电流控制、功率控制环节等，都会对阀侧柔直变流器阻抗特性产生较大影响，因此对阀侧柔直变流器阻抗特性的分析困难较大，特别是当柔直变流器控制策略中同时包含正负序控制时，阻抗耦合特性更加明显，因此对阀侧柔直变流器阻抗特性的分析困难度进一步提升。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于，提供一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置，能够对柔直变流器的阻抗特性进行分析，提高柔直变流器的阻抗特性的分析精度。
为解决上述问题，本申请实施例提供一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，适于在计算设备中执行，至少包括如下步骤：
获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角；
根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量；
根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量；
对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流；
根据所述第一电压谐波向量、所述第二电压谐波向量、所述第三电压谐波向量、所述第四电压谐波向量、所述第一电流谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量、所述第四电流谐波向量、所述第一输出电流和所述第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
进一步的，所述获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角，包括：
获取所述获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压进行派克变换后，通过锁相环传递函数进行计算，获取所述正序电压相角并根据所述正序电压相角获取所述负序电压相角其中，ω1为所述柔直换流器的基波电压旋转角速度，Δω为所述柔直换流器的输出扰动。
进一步的，根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，包括：
根据获取所述第一电压谐波向量其中，Vp1为超同步耦合电压幅值，Vp2为次同步耦合电压幅值；
根据获取所述第二电压谐波向量其中，ωr＝ωp1-ω1＝2ω1-ωp2-ω1＝-(ωp2-ω1)，ω1为基波电压旋转角速度，ωp1为超同步耦合电压旋转角速度，ωp2为次同步耦合电压旋转角速度，Δθ为所述锁相环的输出相角；
根据获取所述第一电流谐波向量其中，Im表示取变量虚部，Re表示取变量实部，I1为基波电流幅值，Ip1为超同步耦合电流幅值，Ip2为次同步耦合电流幅值；
根据获取所述第二电流谐波向量
进一步的，所述根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量，包括：
根据获取所述第三电压谐波向量
根据获取所述第四电压谐波向量其中，V1为基波电压幅值；
根据获取所述第三电流谐波向量其中，ωp1n＝ωp1+ω1，ωp2n＝ωp2+ω1；
根据获取所述第四电流谐波向量
进一步的，所述根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述目标柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量，包括：
根据所述阀侧电压和所述阀侧电流进行派克变换，获取旋转坐标系下的d轴电压Vd及d轴电流分量Id，并基于公式P＝1.5VdId，获取有功功率P后，根据ΔP＝-1.5(VdGdip1Ip1+VdGdip2Ip2+(VdGdvp1+Gtvp1dId)Vp1+(VdGdvp2+Gtvp2dId)Vp2)对有功功率P进行谐波线性化化简，获取所述第一功率谐波向量ΔP；其中，Gdvp1为在第一预设频率fp1下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp1d为在所述第一预设频率fp1下的d轴电压-电压转置系数，Gdip1为在所述第一预设频率fp1下的d轴电流-电流转置系数，Gdvp2为在第二预设频率fp2下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp2d为在所述第二预设频率fp2下的d轴电压-电压转置系数，Gdip2为在所述第二预设频率fp2下的d轴电流-电流转置系数；
根据所述阀侧电压和所述阀侧电流进行派克变换后得到的旋转坐标系下的d轴电压Vd及q轴电流分量Iq，并基于公式Q＝1.5VdIq，获取无功功率Q后，根据ΔQ＝-1.5(VdGqip1Ip1+VdGqip2Ip2+(VdGqvp1+Gtvp1dIq)Vp1+(VdGqvp2+Gtvp2dIq)Vp2)对无功功率Q进行谐波线性化化简，获取所述第二功率谐波向量ΔQ；其中，Gqvp1为在第一预设频率fp1下的q轴电流-电压转置系数，Gqip1为在所述第一预设频率fp1下的q轴电流-电流转置系数，Gqvp2为在第二预设频率fp2下的q轴电流-电压转置系数，Gqip2为在所述第二预设频率fp2下的q轴电流-电流转置系数。
进一步的，对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流，包括：
根据对所述第一功率谐波向量ΔP通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流其中，Gp为所述有功功率的控制回路的PID控制器传递函数；
根据对所述第二功率谐波向量ΔQ通过PID控制器进行处理，获取所述无功功率的控制回路的第二输出电流其中，Gq为所述无功功率的控制回路的PID控制器传递函数。
进一步的，还提供一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的装置，包括：
电压相角获取模块，用于获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角；
正序向量获取模块，用于根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
负序向量获取模块，用于根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量；
功率向量获取模块，用于根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量；
输出电流获取模块，用于对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流；
阻抗模型建立模块，用于根据所述第一电压谐波向量、所述第二电压谐波向量、所述第三电压谐波向量、所述第四电压谐波向量、所述第一电流谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量、所述第四电流谐波向量、所述第一输出电流和所述第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
实施本申请实施例，具有如下有益效果：
本申请实施例提供的一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法及装置，所述方法包括：获取柔直换流器的正序电压电流在正序电压相角下的电压电流谐波向量，以及柔直换流器的负序电压电流在负序电压相角下的电压电流谐波向量；根据柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，获取有功功率和无功功率的控制回路的输出电流；联立上述各输入和输出，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。与现有技术相比，本实施例在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，通过谐波在柔直变流器控制回路中的传递过程的动态特性，以及包含负序控制的柔性直流换流器控制策略下的dq轴谐波耦合特性，为研究包含负序控制的柔直换流器在宽频带上的阻抗特性提供更加准确有效的信息，进而从机理上分析目标柔直系统的稳定性，提高柔直变流器的阻抗特性的分析精度，为后续振荡抑制措施提供研究基础。
附图说明
图1是本申请的一个实施例提供的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法的流程示意图；
图2是包含正负序电压电流控制的柔直换流器的系统结构示意图；
图3是本申请的一个实施例提供的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，是本申请的一个实施例提供的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法的流程示意图。其中，柔直换流器为包含正负序电压电流控制的柔直换流器，其系统结构如图2所示。该阻抗模型的建立方法包括步骤S11至步骤S16，各步骤具体如下：
步骤S11，获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角。
具体的，获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对阀侧电压进行派克变换后，通过锁相环传递函数进行计算，获取正序电压相角并根据正序电压相角获取负序电压相角其中，ω1为柔直换流器的基波电压旋转角速度，Δω为柔直换流器的输出扰动。
步骤S12，根据正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量。
具体的，根据获取第一电压谐波向量其中，Vp1为超同步耦合电压幅值，Vp2为次同步耦合电压幅值；根据获取第二电压谐波向量其中，ωr＝ωp1-ω1＝2ω1-ωp2-ω1＝-(ωp2-ω1)，ω1为基波电压旋转角速度，ωp1为超同步耦合电压旋转角速度，ωp2为次同步耦合电压旋转角速度，Δθ为锁相环的输出相角；根据获取第一电流谐波向量其中，Im表示取变量虚部，Re表示取变量实部，I1为基波电流幅值，Ip1为超同步耦合电流幅值，Ip2为次同步耦合电流幅值；根据获取第二电流谐波向量
在本实施例中，正序电压和正序电流是基于锁相环生成的正序电压相角进行控制，在通过正序电压相角进行正序控制时，有：
其中，为正序电压在正序dq坐标系下d轴的瞬时分量，为正序电压在正序dq坐标系下q轴上的瞬时分量，其向量形式表示为：
当柔直换流器的静止坐标系下存在角频率分别为ωp1及ωp2的谐波时，在正序旋转坐标系下会分别生成角频率为ωp1-ω1及ωp2-ω1的谐波分量。因为在静止坐标系下ωp1与ωp2互补，即ωp1+ωp2＝2ω1，所以在旋转坐标系下的ωp1-ω1及ωp2-ω1数值相等，但是符号相反，即：
ωp1-ω1＝2ω1-ωp2-ω1＝-(ωp2-ω1)＝ωr
电流的派克变换过程与电压过程类似，可以表示为：
其中Im表示取变量虚部，Re表示取变量实部。
步骤S13，根据负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量。
具体的，根据获取第三电压谐波向量根据获取第四电压谐波向量其中，V1为基波电压幅值；根据获取第三电流谐波向量其中，ωp1n＝ωp1+ω1，ωp2n＝ωp2+ω1；根据获取第四电流谐波向量
在本实施例中，负序电压和负序电流是基于锁相环生成的负序电压相角进行控制。在通过负序电压相角进行负序控制时，有：
其中和为和正序电压分别在d轴和q轴上的瞬时分量；“n”上标表示负序坐标系下的分量；其向量形式保持不变，但是其频率与正序控制时略有不同，即：
当在柔直换流器的静止坐标系下存在角频率分别为ωp1及ωp2的谐波时，则在负序旋转坐标系下会分别生成角频率为ωp1+ω1及ωp2+ω1的谐波分量。此时，负序旋转坐标系下的ωp1+ω1及ωp2+ω1频率分量，数值和符号都不相等，即：
电流的abc/dq推导过程与电压过程类似，可以表示为：
步骤S14，根据柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量。
具体的，根据阀侧电压和阀侧电流进行派克变换，获取旋转坐标系下的d轴电压Vd及d轴电流分量Id，并基于公式P＝1.5VdId，获取有功功率P后，根据ΔP＝-1.5(VdGdip1Ip1+VdGdip2Ip2+(VdGdvp1+Gtvp1dId)Vp1+(VdGdvp2+Gtvp2dId)Vp2)对有功功率P进行谐波线性化化简，获取第一功率谐波向量ΔP。其中，Gdvp1为在第一预设频率fp1下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp1d为在第一预设频率fp1下的d轴电压-电压转置系数，Gdip1为在第一预设频率fp1下的d轴电流-电流转置系数，Gdvp2为在第二预设频率fp2下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp2d为在第二预设频率fp2下的d轴电压-电压转置系数，Gdip2为在第二预设频率fp2下的d轴电流-电流转置系数。
根据阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后得到的旋转坐标系下的d轴电压Vd及q轴电流分量Iq，并基于公式Q＝1.5VdIq，获取无功功率Q后，根据ΔQ＝-1.5(VdGqip1Ip1+VdGqip2Ip2+(VdGqvp1+Gtvp1dIq)Vp1+(VdGqvp2+Gtvp2dIq)Vp2)对无功功率Q进行谐波线性化化简，获取第二功率谐波向量ΔQ。其中，Gqvp1为在第一预设频率fp1下的q轴电流-电压转置系数，Gqip1为在第一预设频率fp1下的q轴电流-电流转置系数，Gqvp2为在第二预设频率fp2下的q轴电流-电压转置系数，Gqip2为在第二预设频率fp2下的q轴电流-电流转置系数。
步骤S15，对第一功率谐波向量和第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取有功功率的控制回路的第一输出电流，和无功功率的控制回路的第二输出电流。
具体的，根据对第一功率谐波向量ΔP通过PID控制器进行处理，获取有功功率的控制回路的第一输出电流其中，Gp为有功功率的控制回路的PID控制器传递函数；
根据对第二功率谐波向量ΔQ通过PID控制器进行处理，获取无功功率的控制回路的第二输出电流其中，Gq为无功功率的控制回路的PID控制器传递函数。
步骤S16，根据第一电压谐波向量、第二电压谐波向量、第三电压谐波向量、第四电压谐波向量、第一电流谐波向量、第二电流谐波向量、第三电流谐波向量、第四电流谐波向量、第一输出电流和第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
在本实施例中，根据第一电压谐波向量第二电压谐波向量第一电流谐波向量第二电流谐波向量第三电压谐波向量第四电压谐波向量第三电流谐波向量第四电流谐波向量第一输出电流和第二输出电流计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型：
其中当计算正序第一频率fp1下的分量时，ωp＝ωr；当计算正序第二频率fp2下的分量时，ωp＝-ωr；当计算负序第一频率fp1下的分量时，ωp＝ωp1n；当计算负序第二频率fp2下的分量时，ωp＝ωp2n。
其中上标“p”“n”分别表示正序、负序电压电流信号，两者分开计算。通过联立上述各环节输入输出信号，可以推导出包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型：
相对于现有技术，本实施例在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，通过谐波在柔直变流器控制回路中的传递过程的动态特性，以及包含负序控制的柔性直流换流器控制策略下的dq轴谐波耦合特性，为研究包含负序控制的柔直换流器在宽频带上的阻抗特性提供更加准确有效的信息，进而从机理上分析目标柔直系统的稳定性，提高柔直变流器的阻抗特性的分析精度，为后续振荡抑制措施提供研究基础。
同时本实施例具有良好的拓扑适应性，对于不同控制参数、控制策略、控制回路等，可以通过获取对应控制回路的传递函数，根据预设的公式来获取目标系统的阻抗模型。
进一步的，参见图3，是本申请的一个实施例提供的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的装置的结构示意图。包括：
电压相角获取模块101，用于获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角。
正序向量获取模块102，用于根据正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量。
负序向量获取模块103，用于根据负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量。
功率向量获取模块104，用于根据柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量。
输出电流获取模块105，用于对第一功率谐波向量和第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取有功功率的控制回路的第一输出电流，和无功功率的控制回路的第二输出电流。
阻抗模型建立模块106，用于根据第一电压谐波向量、第二电压谐波向量、第三电压谐波向量、第四电压谐波向量、第一电流谐波向量、第二电流谐波向量、第三电流谐波向量、第四电流谐波向量、第一输出电流和第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
相对于现有技术，本实施例在建立柔性直流换流器阻抗模型过程中，通过谐波在柔直变流器控制回路中的传递过程的动态特性，以及包含负序控制的柔性直流换流器控制策略下的dq轴谐波耦合特性，为研究包含负序控制的柔直换流器在宽频带上的阻抗特性提供更加准确有效的信息，进而从机理上分析目标柔直系统的稳定性，提高柔直变流器的阻抗特性的分析精度，为后续振荡抑制措施提供研究基础。
同时本实施例具有良好的拓扑适应性，对于不同控制参数、控制策略、控制回路等，可以通过获取对应控制回路的传递函数，根据预设的公式来获取目标系统的阻抗模型。
本申请的又一实施例还提供了一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述实施例所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法。
以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (7)

1.一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，至少包括如下步骤：
获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角；
根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量；
根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量；
对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流；
根据所述第一电压谐波向量、所述第二电压谐波向量、所述第三电压谐波向量、所述第四电压谐波向量、所述第一电流谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量、所述第四电流谐波向量、所述第一输出电流和所述第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
2.根据权利要求1所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，所述获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角，包括：
获取所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压进行派克变换后，通过锁相环传递函数进行计算，获取所述正序电压相角并根据所述正序电压相角获取所述负序电压相角其中，ω1为所述柔直换流器的基波电压旋转角速度，Δω为所述柔直换流器的输出扰动。
3.根据权利要求2所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量，包括：
根据获取所述第一电压谐波向量其中，Vp1为超同步耦合电压幅值，Vp2为次同步耦合电压幅值；
根据获取所述第二电压谐波向量其中，ωr＝ωp1-ω1＝2ω1-ωp2-ω1＝-(ωp2-ω1)，ω1为基波电压旋转角速度，ωp1为超同步耦合电压旋转角速度，ωp2为次同步耦合电压旋转角速度，Δθ为所述锁相环的输出相角；
根据获取所述第一电流谐波向量其中，Im表示取变量虚部，Re表示取变量实部，I1为基波电流幅值，Ip1为超同步耦合电流幅值，Ip2为次同步耦合电流幅值；
根据获取所述第二电流谐波向量
4.根据权利要求3所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量，包括：
根据获取所述第三电压谐波向量
根据获取所述第四电压谐波向量其中，V1为基波电压幅值；
根据获取所述第三电流谐波向量其中，ωp1n＝ωp1+ω1，ωp2n＝ωp2+ω1；
根据获取所述第四电流谐波向量
5.根据权利要求3所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述目标柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量，包括：
根据所述阀侧电压和所述阀侧电流进行派克变换，获取旋转坐标系下的d轴电压Vd及d轴电流分量Id，并基于公式P＝1.5VdId，获取有功功率P后，根据ΔP＝-1.5(VdGdip1Ip1+VdGdip2Ip2+(VdGdvp1+Gtvp1dId)Vp1+(VdGdvp2+Gtvp2dId)Vp2)对有功功率P进行谐波线性化化简，获取所述第一功率谐波向量ΔP；其中，Gdvp1为在第一预设频率fp1下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp1d为在所述第一预设频率fp1下的d轴电压-电压转置系数，Gdip1为在所述第一预设频率fp1下的d轴电流-电流转置系数，Gdvp2为在第二预设频率fp2下的d轴电流-电压转置系数，Gtvp2d为在所述第二预设频率fp2下的d轴电压-电压转置系数，Gdip2为在所述第二预设频率fp2下的d轴电流-电流转置系数；
根据所述阀侧电压和所述阀侧电流进行派克变换后得到的旋转坐标系下的d轴电压Vd及q轴电流分量Iq，并基于公式Q＝1.5VdIq，获取无功功率Q后，根据ΔQ＝-1.5(VdGqip1Ip1+VdGqip2Ip2+(VdGqvp1+Gtvp1dIq)Vp1+(VdGqvp2+Gtvp2dIq)Vp2)对无功功率Q进行谐波线性化化简，获取所述第二功率谐波向量ΔQ；其中，Gqvp1为在第一预设频率fp1下的q轴电流-电压转置系数，Gqip1为在所述第一预设频率fp1下的q轴电流-电流转置系数，Gqvp2为在第二预设频率fp2下的q轴电流-电压转置系数，Gqip2为在所述第二预设频率fp2下的q轴电流-电流转置系数。
6.根据权利要求5所述的建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的方法，其特征在于，对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流，包括：
根据对所述第一功率谐波向量ΔP通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流其中，Gp为所述有功功率的控制回路的PID控制器传递函数；
根据对所述第二功率谐波向量ΔQ通过PID控制器进行处理，获取所述无功功率的控制回路的第二输出电流其中，Gq为所述无功功率的控制回路的PID控制器传递函数。
7.一种建立柔直换流器旋转坐标系阻抗模型的装置，其特征在于，包括：
电压相角获取模块，用于获取柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压，对所述阀侧电压通过锁相环进行处理，获取正序电压相角及负序电压相角；
正序向量获取模块，用于根据所述正序电压相角，控制柔直换流器的正序电压和正序电流进行派克变换，获取正序电压在正序dq坐标系下d轴的第一电压谐波向量、正序电压在正序dq坐标系下q轴的第二电压谐波向量、正序电流在正序dq坐标系下d轴的第一电流谐波向量、以及正序电流在正序dq坐标系下q轴的第二电流谐波向量；
负序向量获取模块，用于根据所述负序电压相角，控制柔直换流器的负序电压和负序电流进行派克变换，获取负序电压在负序dq坐标系下d轴的第三电压谐波向量、负序电压在负序dq坐标系下q轴的第四电压谐波向量、负序电流在负序dq坐标系下d轴的第三电流谐波向量、以及负序电流在负序dq坐标系下q轴的第四电流谐波向量；
功率向量获取模块，用于根据所述柔直换流器在静止坐标系下的阀侧电压和阀侧电流进行派克变换后的结果，计算所述柔直换流器的有功功率的第一功率谐波向量和无功功率的第二功率谐波向量；
输出电流获取模块，用于对所述第一功率谐波向量和所述第二功率谐波向量通过PID控制器进行处理，获取所述有功功率的控制回路的第一输出电流，和所述无功功率的控制回路的第二输出电流；
阻抗模型建立模块，用于根据所述第一电压谐波向量、所述第二电压谐波向量、所述第三电压谐波向量、所述第四电压谐波向量、所述第一电流谐波向量、所述第二电流谐波向量、所述第三电流谐波向量、所述第四电流谐波向量、所述第一输出电流和所述第二输出电流，计算整合得到包含负序电压电流控制的柔直换流器旋转坐标系阻抗模型。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107994605A (zh) * 2017-11-27 2018-05-04 浙江大学 一种基于谐波矩阵传递函数的并网逆变器系统稳定性分析方法
CN109599884A (zh) * 2018-11-27 2019-04-09 南方电网科学研究院有限责任公司 一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107994605A (zh) * 2017-11-27 2018-05-04 浙江大学 一种基于谐波矩阵传递函数的并网逆变器系统稳定性分析方法
CN109599884A (zh) * 2018-11-27 2019-04-09 南方电网科学研究院有限责任公司 一种建立柔性直流换流器阻抗模型方法与装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUNCHENG WANG等: ""Impedance modeling of three-phase grid-connected inverters and analysis of interaction stability in grid-connected system"", 《2016 IEEE 8TH INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS AND MOTION CONTROL CONFERENCE》 *
王赟程等: ""基于谐波线性化的三相LCL型并网逆变器正负序阻抗建模分析"", 《中国电机工程学报》 *

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