CN110661280A - 确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统 - Google Patents

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CN110661280A CN201910795805.2A CN201910795805A CN110661280A CN 110661280 A CN110661280 A CN 110661280A CN 201910795805 A CN201910795805 A CN 201910795805A CN 110661280 A CN110661280 A CN 110661280A
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Abstract

本发明公开了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统，包括：采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并传递至混合仿真系统的数字仿真端；基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；确定所述端口电流计算值和端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。本发明基于换流器虚拟阻抗进行补偿，能够实现适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口，提高了数模混合仿真系统的稳定性与精确性，具有重要的理论价值与实用价值。

Description

确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统
技术领域
本发明涉及计量校准领域，并且更具体地，涉及一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统。
背景技术
基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术是一种新型高压直流输电技术，由于具有占地省、谐波小、有无无功独立可调、具备黑启动能力等优点，而在可再生能源并网发电、区域电网异步互联等领域得到越来越广泛的应用，是未来直流输电领域的发展趋势。
模块化多电平换流器包含大量电力电子开关，其运行特性高度复杂，采用传统的电力仿真软件难以高效地分析其动态特性，尤其是在进行控制保护半实物仿真测试时，需要对换流器仿真模型进行大量简化，以满足实时运行要求，而简化的模型影响了测试精度。
为了更加精确、高效地研究模块化多电平换流器的并网运行特性，基于实时仿真发展出了数字物理混合仿真(功率在环)仿真技术，即采用实时仿真模拟交流电网，而模块化多电平换流器采用物理动模，二者采用功率放大器、电压电流互感器等作为功率接口。为了保证混合仿真系统的运行稳定性，必须采用合理的功率接口算法，确定合适的多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗。
发明内容
本发明提出一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统，以解决如何确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗，从而实现一种适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法，所述方法包括：
通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端；
基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；
确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
优选地，其中所述确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure BDA0002180926460000022
Figure BDA0002180926460000023
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
Figure BDA0002180926460000032
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述方法还包括：
利用如下方式确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure BDA0002180926460000033
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
根据本发明的另一个方面，提供了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统，所述系统包括：
电压和电流实际值获取单元，用于通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端；
端口电流计算值确定单元，用于基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；
虚拟阻抗确定单元，用于确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述基端口电流计算值确定单元，基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
Figure BDA0002180926460000041
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
优选地，其中所述虚拟阻抗确定单元，确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure BDA0002180926460000043
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
Figure BDA0002180926460000044
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述系统还包括：多电平换流器的等效内阻确定单元，用于确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure BDA0002180926460000052
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
本发明提供了一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法及系统，包括：采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并传递至混合仿真系统的数字仿真端；基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。本发明基于换流器虚拟阻抗进行补偿，能够提高数模混合仿真系统的稳定性与精确性，具有重要的理论价值与实用价值；能够实现一种适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口，利用仿真器驱动功率放大器作电流源运行，符合模块化多电平换流器接口孤岛系统运行特性，更适用于孤岛运行模式下模块化多电平换流器相关运行特性的研究与测试。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的多电平换流器混合仿真系统的结构示意图；
图3为根据本发明实施方式的多电平换流器混合仿真系统的等效电路的示意图；
图4为根据本发明实施方式的三相模块化多电平换流器的电路结构示意图；以及
图5为根据本发明实施方式的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统500的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法，基于换流器虚拟阻抗进行补偿，能够提高数模混合仿真系统的稳定性与精确性，具有重要的理论价值与实用价值；能够实现一种适用于模块化多电平换流器数字物理混合仿真的功率接口，利用仿真器驱动功率放大器作电流源运行，符合模块化多电平换流器接口孤岛系统运行特性，更适用于孤岛运行模式下模块化多电平换流器相关运行特性的研究与测试。本发明的实施方式提供的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法100从步骤101处开始，在步骤101通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端。
图2为根据本发明实施方式的多电平换流器混合仿真系统的结构示意图。如图2所示，电平换流器混合仿真系统包括：分别与功率接口单元相连接的数字仿真单元和物理动模单元，功率接口包括：电压、电流互感器和功率放大器。
图3为根据本发明实施方式的多电平换流器混合仿真系统的等效电路的示意图。如图3所示，在数字实时仿真器中建立包含等效电网、模块化多电平换流器虚拟阻抗的实时仿真模型，根据端口电流实际值确定端口电流计算值，利用功率放大器对端口电流计算值I1(s)进行放大，以利用放大后得到的端口电流放大值驱动所述物理动模单元运行；通过电压互感器和电流互感器采集端口电压实际值U2(s)和端口电流实际值I2(s)，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值反馈至数字仿真系统，用于完成实时仿真计算。
在步骤102，基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值。
优选地，其中所述基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
在步骤103，确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure BDA0002180926460000082
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
Figure BDA0002180926460000083
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
Figure BDA0002180926460000084
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
在本发明实施方式中，数字仿真端的等效电网电压为UA(s)和等效电网内阻为ZA(s)，模块化多电平换流器虚拟阻抗为Z*(s)，模块化多电平换流器物理动模端口测量电压为U2’(s)，模块化多电平换流器物理动模端口测量电流为I2’(s)，模块化多电平换流器端口电流计算值为I1(s)，s为复频域算子，根据电路定理有如下计算公式：
Figure BDA0002180926460000091
物理动模端包含功率放大器和模块化多电平换流器。功率放大器的输出电流为I1(s)e-sT，其中T为功率放大器的输出延时时间常数。模块化多电平换流器端口电压为U2(s)，端口电流为I2(s)，等效内电UB(s)，等效内阻ZB(s)压，根据电路定理有如下计算公式：
Figure BDA0002180926460000092
忽略测量延时，有如下等式：
在混合仿真系统中，设UB(s)＝0，由式(1)、(2)、(3)可得电网电压到换流器端口电压的传递函数为：
Figure BDA0002180926460000094
因此，在混合仿真系统中，根据式(4)可得开环传递函数为：
Figure BDA0002180926460000095
根据奈奎斯特稳定性判据，可知混合仿真系统稳定的条件为：
Figure BDA0002180926460000096
特别地，当Z*(s)＝ZB(s)时，即模块化多电平换流器的虚拟阻抗与模块化多电平换流器物理动模等效内阻相等时，G(s)＝0，混合仿真系统恒稳定。
优选地，其中所述方法还包括：
利用如下方式确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure BDA0002180926460000101
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
图4为根据本发明实施方式的三相模块化多电平换流器的电路结构示意图。如图4所示，三相模块化多电平换流器，包括变压器、桥臂电感L以及子模块。其中N个子模块以及一个桥臂电感串联构成一个桥臂，每两个桥臂构成一相换流阀，三相换流阀通过一个三相变压器与交流系统相连。因此，忽略子模块电压波动以及开关导通电阻，可得到：
Figure BDA0002180926460000102
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
图5为根据本发明实施方式的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统500的结构示意图。如图5所示，本发明的实施方式提供的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统500，包括：电压和电流实际值获取单元501、端口电流计算值确定单元502和虚拟阻抗确定单元503。
优选地，所述电压和电流实际值获取单元，用于通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端。
优选地，所述端口电流计算值确定单元502，用于基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值。
优选地，其中所述基端口电流计算值确定单元502，基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
Figure BDA0002180926460000111
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
优选地，所述虚拟阻抗确定单元503，用于确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述虚拟阻抗确定单元503，确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure BDA0002180926460000112
Figure BDA0002180926460000113
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
Figure BDA0002180926460000114
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
Figure BDA0002180926460000115
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
优选地，其中所述系统还包括：多电平换流器的等效内阻确定单元，用于确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure BDA0002180926460000121
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
本发明的实施例的确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统500与本发明的另一个实施例的用于确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端；
基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；
确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
Figure FDA0002180926450000011
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure FDA0002180926450000021
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
Figure FDA0002180926450000023
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
Figure FDA0002180926450000024
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用如下方式确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure FDA0002180926450000025
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
5.一种确定多电平换流器混合仿真系统的虚拟阻抗的系统，其特征在于，所述系统包括：
电压和电流实际值获取单元，用于通过电压互感器和电流互感器分别采集混合仿真系统的物理动模端的多电平换流器交流端口的端口电压实际值和端口电流实际值，并将所述端口电压实际值和端口电流实际值传递至混合仿真系统的数字仿真端；
端口电流计算值确定单元，用于基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；
虚拟阻抗确定单元，用于确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述基端口电流计算值确定单元，基于存在虚拟阻抗的数字仿真端进行仿真计算，确定所述数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值，包括：
Figure FDA0002180926450000031
其中，UA(s)为数字仿真端的等效电网电压；ZA(s)为数字仿真端的等效电网内阻；Z*(s)为虚拟阻抗；U2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电压测量值；I2’(s)为在数字仿真端测量的多电平换流器交流端口的端口电流测量值；I1(s)为数字仿真端的多电平换流器交流端口的端口电流计算值；s为复频域算子。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述虚拟阻抗确定单元，确定所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，所述数字仿真端的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻包括：
在所述端口电流计算值和所述端口电流实际值相等时，确定多电平换流器的包含数字仿真端和物理动模端的混合仿真系统的数据关系为：
Figure FDA0002180926450000032
Figure FDA0002180926450000033
根据所述端口电流计算值和混合仿真系统的数据关系，确定电网电压到多电平换流器交流端口的端口电压的传递函数为：
Figure FDA0002180926450000041
根据所述传递函数确定开环传递函数为：
Figure FDA0002180926450000042
根据奈奎斯特稳定性判据，确定混合仿真系统稳定的条件为：|G(s)|<1，确定混合仿真系统恒稳定，即G(s)＝0时，混合仿真系统的位于数字仿真端的多电平换流器的虚拟阻抗等于位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻；
其中，所述物理动模端包括：功率放大器和模块化多电平换流器；I1(s)e-sT为功率放大器的输出电流；T为功率放大器的输出延时时间常数；U2(s)端口电压实际值；I2(s)端口电流实际值；UB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内电压；ZB(s)为位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
多电平换流器的等效内阻确定单元，用于确定位于物理动模端的多电平换流器的等效内阻，包括：
Figure FDA0002180926450000043
其中，忽略多电平换流器的子模块的电压波动以及开关导通电阻；UH为多电平换流器的变压器的高压侧电压；UL为低压侧电压；LT为漏感。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112039065A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 重庆大学 模块化多电平变流器的交流阻抗建模方法
CN113433426A (zh) * 2021-08-30 2021-09-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置
CN113595123A (zh) * 2021-06-15 2021-11-02 中电普瑞电力工程有限公司 一种模块化多电平换流器的高频阻抗计算方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160248253A1 (en) * 2015-02-19 2016-08-25 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control
CN106503371A (zh) * 2016-10-28 2017-03-15 武汉大学 一种改进功率硬件在环混合实时仿真系统稳定性方法
CN107134798A (zh) * 2017-04-28 2017-09-05 华中科技大学 基于并联虚拟阻抗的pcc电压不平衡与谐波抑制方法
CN107480348A (zh) * 2017-07-25 2017-12-15 全球能源互联网研究院 一种功率接口电路及数模混合仿真系统
CN108011391A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 武汉大学 虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法
CN108681640A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 武汉大学 一种基于虚拟阻抗补偿的混合仿真系统、拓扑及仿真方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160248253A1 (en) * 2015-02-19 2016-08-25 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for time-domain droop control with integrated phasor current control
CN106503371A (zh) * 2016-10-28 2017-03-15 武汉大学 一种改进功率硬件在环混合实时仿真系统稳定性方法
CN107134798A (zh) * 2017-04-28 2017-09-05 华中科技大学 基于并联虚拟阻抗的pcc电压不平衡与谐波抑制方法
CN107480348A (zh) * 2017-07-25 2017-12-15 全球能源互联网研究院 一种功率接口电路及数模混合仿真系统
CN108011391A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 武汉大学 虚拟电阻补偿的柔性直流输电混合仿真系统功率接口算法
CN108681640A (zh) * 2018-05-17 2018-10-19 武汉大学 一种基于虚拟阻抗补偿的混合仿真系统、拓扑及仿真方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
党超亮等: ""基于降阶模型的三相Vienna整流器交流级联稳定性分析"", 《电力自动化设备》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112039065A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 重庆大学 模块化多电平变流器的交流阻抗建模方法
CN113595123A (zh) * 2021-06-15 2021-11-02 中电普瑞电力工程有限公司 一种模块化多电平换流器的高频阻抗计算方法及装置
CN113595123B (zh) * 2021-06-15 2024-04-19 中电普瑞电力工程有限公司 一种模块化多电平换流器的高频阻抗计算方法及装置
CN113433426A (zh) * 2021-08-30 2021-09-24 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置
CN113433426B (zh) * 2021-08-30 2021-12-31 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 直流输电系统的换流母线临界故障位置计算方法及装置

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