CN110752607A - 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质 Download PDF

Info

Publication number
CN110752607A
CN110752607A CN201910973531.1A CN201910973531A CN110752607A CN 110752607 A CN110752607 A CN 110752607A CN 201910973531 A CN201910973531 A CN 201910973531A CN 110752607 A CN110752607 A CN 110752607A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
current
phase
voltage
target signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910973531.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110752607B (zh
Inventor
张帆
洪潮
袁豪
张野
杨健
李俊杰
孙鹏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CSG Electric Power Research Institute
China Southern Power Grid Co Ltd
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Original Assignee
China Southern Power Grid Co Ltd
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Southern Power Grid Co Ltd, Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd filed Critical China Southern Power Grid Co Ltd
Priority to CN201910973531.1A priority Critical patent/CN110752607B/zh
Publication of CN110752607A publication Critical patent/CN110752607A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110752607B publication Critical patent/CN110752607B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明公开了一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质，包括获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；将电网电压信号和三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；将三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；根据等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型，能有效解决现有技术忽略实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果的问题，能有效提高系统稳定性分析的准确性，且能有效降低误差。

Description

一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及电力系统稳定性分析技术领域，尤其涉及一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质。
背景技术
基于柔直变流器的柔性直流输电系统，相比于传统的直流输电系统有着谐波含量小、占地面积小、维护成本低等优点。因此，柔性直流输电系统在大规模新能源并网过程中运用广泛。然而大量报道都指出，新能源经柔性直流输电系统并网过程中，具有振荡风险，在国内外的柔性直流输电工程中多次发现振荡，直接影响电网正常运行，甚至会导致大片风电场脱网、设备损毁等严重后果。对于此类问题的分析方法多采用阻抗分析法，建立目标系统的阻抗模型，再根据稳定性判据分析系统振荡风险。因此，对于柔性直流输电系统的阻抗建模对于系统稳定性的分析非常重要。以往的阻抗模型建立方法考虑了电压电流控制内外环对系统阻抗特性的影响，却忽略了实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果，因此对于分析系统稳定性，尤其是高频段的阻抗特性时，具有较大误差。
发明内容
本发明实施例提供一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质，能有效解决现有技术忽略实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果的问题，能有效提高系统稳定性分析的准确性，且能有效降低误差。
本发明一实施例提供一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法，包括：
获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；
将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；
将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；
根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
作为上述方案的改进，所述将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号，具体包括：
将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角；
将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号；
将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号；
采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号；
采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号。
作为上述方案的改进，所述将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角，具体包括：
根据公式(1)计算所述电网相角：
Figure BDA0002232890770000031
其中，所述第一电压电流信号包括第一基波电压信号及第一基波电流信号，所述第二电压电流信号包括第二基波电压信号及第二基波电流信号；vq为所述第二基波电压信号；va、vb、vc分别为所述三相电压电流信号的A相电压信号、B相电压信号、C相电压信号；vs为所述电网电压信号中的基波A相电压信号，v1为所述电网电压信号中的A相注入谐波电压信号，v2为所述电网电压信号中的A相注入谐波耦合电压信号；vbej120°为B相对应偏移120°相位值，vce-j120°为C相对应偏移120°相位值；Gpll(s)为所述锁相环模型PI控制器传递函数，Kpll为所述锁相环模型PI控制器的比例增益，Tpll为所述锁相环模型PI控制器的积分时间常数；
所述将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号，具体包括：
根据公式(2)计算所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号：
其中，vd为所述第一基波电压信号，id为所述第一基波电流信号，iq为所述第二基波电流信号，ia、ib、ic分别为所述三相电压电流信号的A相电流信号、B相电流信号、C相电流信号。
作为上述方案的改进，所述将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号，具体包括：
根据公式(3)计算所述第一电流目标信号：
Figure BDA0002232890770000041
其中，为所述第一电流目标信号，Pref为有功功率目标值，P为有功功率瞬时值，Ga(s)为所述有功功率控制环模型的有功功率PI控制器传递函数，Kpp为所述有功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kip为所述有功功率PI控制器传递函数的积分增益；
根据公式(4)计算所述第二电流目标信号：
其中，
Figure BDA0002232890770000044
为所述第二电流目标信号，Qref为无功功率目标值，Q为无功功率瞬时值，Gr(s)为所述无功功率控制环模型的无功功率PI控制器传递函数，Kpq为所述无功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kiq为所述无功功率PI控制器传递函数的积分增益。
作为上述方案的改进，所述采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号，具体包括：
根据公式(5)计算所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号：
其中，为所述第一电压目标信号，为所述第二电压目标信号，wpu为电流控制内环解耦系数，Gc(s)为所述电流内环控制模型的电流控制内环PI控制器传递函数，Kpc为所述电流控制内环PI控制器传递函数的比例增益，Kic为所述电流控制内环PI控制器传递函数的积分增益；
所述采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号，具体包括：
根据公式(6)得到所述三相电压目标信号：
其中，i0为零轴电流分量，
Figure BDA0002232890770000055
为所述三相电压目标信号的A相电压目标信号，
Figure BDA0002232890770000056
为所述三相电压目标信号的B相电压目标信号，为所述三相电压目标信号的C相电压目标信号。
作为上述方案的改进，所述将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号，具体包括：
根据公式(7)得到所述等效延时三相电压目标信号：
其中，为所述三相电压目标信号,为所述等效延时三相电压目标信号,Gt(s)为所述等效延时控制模型的等效延时控制环节传递函数，Td为总控制环节等效延时时间常数，fc为所述等效延时控制模型的控制器芯片时钟频率，Tn为第n个控制环节延时时间。
作为上述方案的改进，所述根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型，具体包括：
根据公式(8)、(9)及(10)得到所述柔性直流输电换流器的阻抗模型：
Figure BDA0002232890770000064
其中，
Figure BDA0002232890770000065
Figure BDA0002232890770000071
其中，i1为A相注入谐波电流信号，i2为A相注入谐波耦合电流信号，Vs为测量点三相电压的向量形式，Is为测量点三相电流的向量形式。
与现有技术相比，本发明实施例公开的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，通过获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号，将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型，将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号，根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型，能有效解决现有技术忽略实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果的问题。本发明方法提出一种考虑延时效果的柔性直流输电换流器阻抗特性的分析方法，为分析柔性直流输电系统在高频段的稳定性提供了精确的阻抗模型，进一步提高柔性直流输电换流器的阻抗特性精度，能有效提高系统稳定性分析的准确性，且能有效降低误差，为分析系统稳定性提供有效的参考。
本发明另一实施例对应提供了一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置，包括：
信号获取模块，用于获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；
控制处理模块，用于将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；
等效延时控制模块，用于将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；
模型构建模块，用于根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
与现有技术相比，本发明实施例公开的柔性直流输电换流器阻抗分析装置，通过信号获取模块，用于获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；控制处理模块，用于将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；等效延时控制模块，用于将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；模型构建模块，用于根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型，能有效解决现有技术忽略实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果的问题。本发明装置提出一种考虑延时效果的柔性直流输电换流器阻抗特性的分析装置，为分析柔性直流输电系统在高频段的稳定性提供了精确的阻抗模型，进一步提高柔性直流输电换流器的阻抗特性精度，能有效提高系统稳定性分析的准确性，且能有效降低误差，为分析系统稳定性提供有效的参考。
本发明另一实施例提供了一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置，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上述发明实施例所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法的流程示意图；
图2是本发明实施例一提供的柔直换流器控制回路模型数据处理的流程示意图；
图3是本发明实施例二提供的一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置的结构示意图。
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。
实施例一
参见图1，是本发明实施例一提供的一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法的流程示意图，包括步骤S101至步骤S104。
S101、获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号。
S102、将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型。
在一种可选的实施例中，参见图2，是本发明实施例一提供的柔直换流器控制回路模型数据处理的流程示意图，包括步骤S201至步骤S205。
S201、将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角。
在一种可选的实施例中，步骤S201具体包括：
根据公式(1)计算所述电网相角：
Figure BDA0002232890770000101
其中，所述第一电压电流信号包括第一基波电压信号及第一基波电流信号，所述第二电压电流信号包括第二基波电压信号及第二基波电流信号；vq为所述第二基波电压信号；va、vb、vc分别为所述三相电压电流信号的A相电压信号、B相电压信号、C相电压信号；vs为所述电网电压信号中的基波A相电压信号，v1为所述电网电压信号中的A相注入谐波电压信号，v2为所述电网电压信号中的A相注入谐波耦合电压信号；vbej120°为B相对应偏移120°相位值，vce-j120°为C相对应偏移120°相位值；Gpll(s)为所述锁相环模型PI控制器传递函数，Kpll为所述锁相环模型PI控制器的比例增益，Tpll为所述锁相环模型PI控制器的积分时间常数。
S202、将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号。
在一种可选的实施例中，步骤S202具体包括：
根据公式(2)计算所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号：
Figure BDA0002232890770000111
其中，vd为所述第一基波电压信号，id为所述第一基波电流信号，iq为所述第二基波电流信号，ia、ib、ic分别为所述三相电压电流信号的A相电流信号、B相电流信号、C相电流信号。
S203、将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号。
在一种可选的实施例中，步骤S203具体包括：
有功功率控制环模型的输入量为旋转坐标系控制环的第一电压电流信号和第二电压电流信号，并根据初始设置的有功功率目标值，经过有功功率控制，生成第一电流目标信号。其中，根据公式(3)计算所述第一电流目标信号：
Figure BDA0002232890770000112
其中，为所述第一电流目标信号，Pref为有功功率目标值，P为有功功率瞬时值，Ga(s)为所述有功功率控制环模型的有功功率PI控制器传递函数，Kpp为所述有功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kip为所述有功功率PI控制器传递函数的积分增益。
在一种可选的实施例中，步骤S203还包括：
无功功率控制环模型的输入量为旋转坐标系控制环的第一电压电流信号和第二电压电流信号，并根据初始设置的无功功率目标值，经过无功功率控制，生成第二电流目标信号。其中，根据公式(4)计算所述第二电流目标信号：
其中，为所述第二电流目标信号，Qref为无功功率目标值，Q为无功功率瞬时值，Gr(s)为所述无功功率控制环模型的无功功率PI控制器传递函数，Kpq为所述无功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kiq为所述无功功率PI控制器传递函数的积分增益。
S204、采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号。
在一种可选的实施例中，步骤S204还包括：
根据公式(5)计算所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号：
其中，
Figure BDA0002232890770000124
为所述第一电压目标信号，
Figure BDA0002232890770000125
为所述第二电压目标信号，wpu为电流控制内环解耦系数，Gc(s)为所述电流内环控制模型的电流控制内环PI控制器传递函数，Kpc为所述电流控制内环PI控制器传递函数的比例增益，Kic为所述电流控制内环PI控制器传递函数的积分增益。
S205、采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号。
在一种可选的实施例中，步骤S205还包括：
根据公式(6)得到所述三相电压目标信号：
Figure BDA0002232890770000131
其中，i0为零轴电流分量，为所述三相电压目标信号的A相电压目标信号，
Figure BDA0002232890770000133
为所述三相电压目标信号的B相电压目标信号，为所述三相电压目标信号的C相电压目标信号。
S103、将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号。
在一种可选的实施例中，步骤S103具体包括：
根据公式(7)得到所述等效延时三相电压目标信号：
Figure BDA0002232890770000135
其中，
Figure BDA0002232890770000136
为所述三相电压目标信号,为所述等效延时三相电压目标信号,Gt(s)为所述等效延时控制模型的等效延时控制环节传递函数，Td为总控制环节等效延时时间常数，fc为所述等效延时控制模型的控制器芯片时钟频率，Tn为第n个控制环节延时时间。
S104、根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
在一种可选的实施例中，步骤S104具体包括：
根据公式(8)、(9)及(10)得到所述柔性直流输电换流器的阻抗模型：
Figure BDA0002232890770000141
其中，
其中，i1为A相注入谐波电流信号，i2为A相注入谐波耦合电流信号，Vs为测量点三相电压的向量形式，Is为测量点三相电流的向量形式。
本发明实施例提供的一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法，通过获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号，将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型，将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号，根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。通过加入了锁相环、旋转坐标系控制环、有功功率控制环、无功功率控制环、电流内环、等效延时控制环对柔性直流输电换流器阻抗特性的影响，同时加入了实际工程中电力电子控制器在信号读取、传输时的延时效果，从而能有效解决现有技术忽略实际工程中电力电子控制器在信号处理的延时效果的问题。本发明方法提出一种考虑延时效果的柔性直流输电换流器阻抗特性的分析方法，为分析柔性直流输电系统在高频段的稳定性提供了精确的阻抗模型，进一步提高柔性直流输电换流器的阻抗特性精度，能有效提高系统稳定性分析的准确性，且能有效降低误差，为分析系统稳定性提供有效的参考。
实施例二
参见图3是本发明实施例二提供的一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置的结构示意图，包括：
信号获取模块301，用于获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；
控制处理模块302，用于将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；
等效延时控制模块303，用于将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；
模型构建模块304，用于根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
优选的，所述控制处理模块302包括：
电网相角计算单元，用于将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角；
第一坐标转换单元，用于将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号；
功率控制单元，用于将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号；
电流内环控制单元，用于采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号；
第二坐标转换单元，用于采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号。
优选的，所述电网相角计算单元包括：
电网相角计算模型单元，用于根据公式(1)计算所述电网相角：
Figure BDA0002232890770000161
其中，所述第一电压电流信号包括第一基波电压信号及第一基波电流信号，所述第二电压电流信号包括第二基波电压信号及第二基波电流信号；vq为所述第二基波电压信号；va、vb、vc分别为所述三相电压电流信号的A相电压信号、B相电压信号、C相电压信号；vs为所述电网电压信号中的基波A相电压信号，v1为所述电网电压信号中的A相注入谐波电压信号，v2为所述电网电压信号中的A相注入谐波耦合电压信号；vbej120°为B相对应偏移120°相位值，vce-j120°为C相对应偏移120°相位值；Gpll(s)为所述锁相环模型PI控制器传递函数，Kpll为所述锁相环模型PI控制器的比例增益，Tpll为所述锁相环模型PI控制器的积分时间常数。
优选的，所述第一坐标转换单元包括：
第一电压电流信号和第二电压电流信号计算单元，用于根据公式(2)计算所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号：
其中，vd为所述第一基波电压信号，id为所述第一基波电流信号，iq为所述第二基波电流信号，ia、ib、ic分别为所述三相电压电流信号的A相电流信号、B相电流信号、C相电流信号。
优选的，所述功率控制单元包括：
有功功率控制单元，用于根据公式(3)计算所述第一电流目标信号：
Figure BDA0002232890770000172
其中，
Figure BDA0002232890770000173
为所述第一电流目标信号，Pref为有功功率目标值，P为有功功率瞬时值，Ga(s)为所述有功功率控制环模型的有功功率PI控制器传递函数，Kpp为所述有功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kip为所述有功功率PI控制器传递函数的积分增益；
有功功率控制单元，用于根据公式(4)计算所述第二电流目标信号：
Figure BDA0002232890770000181
其中，
Figure BDA0002232890770000182
为所述第二电流目标信号，Qref为无功功率目标值，Q为无功功率瞬时值，Gr(s)为所述无功功率控制环模型的无功功率PI控制器传递函数，Kpq为所述无功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kiq为所述无功功率PI控制器传递函数的积分增益。
优选的，所述电流内环控制单元包括：
电压目标信号计算单元，用于根据公式(5)计算所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号：
其中，为所述第一电压目标信号，为所述第二电压目标信号，wpu为电流控制内环解耦系数，Gc(s)为所述电流内环控制模型的电流控制内环PI控制器传递函数，Kpc为所述电流控制内环PI控制器传递函数的比例增益，Kic为所述电流控制内环PI控制器传递函数的积分增益。
优选的，所述第二坐标转换单元包括：
三相电压目标信号计算单元，用于根据公式(6)得到所述三相电压目标信号：
其中，i0为零轴电流分量，为所述三相电压目标信号的A相电压目标信号，为所述三相电压目标信号的B相电压目标信号，
Figure BDA0002232890770000194
为所述三相电压目标信号的C相电压目标信号。
优选的，所述等效延时控制模块303包括：
等效延时三相电压目标信号计算单元，用于根据公式(7)得到所述等效延时三相电压目标信号：
其中，
Figure BDA0002232890770000196
为所述三相电压目标信号,为所述等效延时三相电压目标信号,Gt(s)为所述等效延时控制模型的等效延时控制环节传递函数，Td为总控制环节等效延时时间常数，fc为所述等效延时控制模型的控制器芯片时钟频率，Tn为第n个控制环节延时时间。
优选的，所述模型构建模块304包括：
柔性直流输电换流器的阻抗模型构建单元，用于根据公式(8)、(9)及(10)得到所述柔性直流输电换流器的阻抗模型：
Figure BDA0002232890770000198
其中，
Figure BDA0002232890770000201
Figure BDA0002232890770000202
其中，i1为A相注入谐波电流信号，i2为A相注入谐波耦合电流信号，Vs为测量点三相电压的向量形式，Is为测量点三相电流的向量形式。
本实施例二提供的所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置用于执行上述实施例一任意一项所述柔性直流输电换流器阻抗分析方法的步骤，两者的工作原理和有益效果一一对应，因而不再赘述。
该实施例的柔性直流输电换流器阻抗分析装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如柔性直流输电换流器阻抗分析程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个柔性直流输电换流器阻抗分析方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S103。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如等效延时控制模块303。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置中的执行过程。
所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是柔性直流输电换流器阻抗分析装置的示例，并不构成对柔性直流输电换流器阻抗分析装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个柔性直流输电换流器阻抗分析装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述柔性直流输电换流器阻抗分析装置集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
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)

1.一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，包括：
获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；
将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；
将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；
根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
2.如权利要求1所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号，具体包括：
将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角；
将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号；
将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号；
采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号；
采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号。
3.如权利要求2所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的锁相环模型，计算电网相角，具体包括：
根据公式(1)计算所述电网相角：
Figure FDA0002232890760000021
其中，所述第一电压电流信号包括第一基波电压信号及第一基波电流信号，所述第二电压电流信号包括第二基波电压信号及第二基波电流信号；vq为所述第二基波电压信号；va、vb、vc分别为所述三相电压电流信号的A相电压信号、B相电压信号、C相电压信号；vs为所述电网电压信号中的基波A相电压信号，v1为所述电网电压信号中的A相注入谐波电压信号，v2为所述电网电压信号中的A相注入谐波耦合电压信号；vbej120°为B相对应偏移120°相位值，vce-j120°为C相对应偏移120°相位值；Gpll(s)为所述锁相环模型PI控制器传递函数，Kpll为所述锁相环模型PI控制器的比例增益，Tpll为所述锁相环模型PI控制器的积分时间常数；
所述将所述三相电压电流信号及所述电网相角输入到预设的旋转坐标系，得到q轴上的第一电压电流信号及d轴上的第二电压电流信号，具体包括：
根据公式(2)计算所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号：
其中，vd为所述第一基波电压信号，id为所述第一基波电流信号，iq为所述第二基波电流信号，ia、ib、ic分别为所述三相电压电流信号的A相电流信号、B相电流信号、C相电流信号。
4.如权利要求3所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述将所述第一电压电流信号和所述第二电压电流信号分别输入到预设的有功功率控制环模型和无功功率控制环模型，得到d轴上的第一电流目标信号和q轴上的第二电流目标信号，具体包括：
根据公式(3)计算所述第一电流目标信号：
其中，
Figure FDA0002232890760000033
为所述第一电流目标信号，Pref为有功功率目标值，P为有功功率瞬时值，Ga(s)为所述有功功率控制环模型的有功功率PI控制器传递函数，Kpp为所述有功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kip为所述有功功率PI控制器传递函数的积分增益；
根据公式(4)计算所述第二电流目标信号：
Figure FDA0002232890760000041
其中，
Figure FDA0002232890760000042
为所述第二电流目标信号，Qref为无功功率目标值，Q为无功功率瞬时值，Gr(s)为所述无功功率控制环模型的无功功率PI控制器传递函数，Kpq为所述无功功率PI控制器传递函数的比例增益，Kiq为所述无功功率PI控制器传递函数的积分增益。
5.如权利要求4所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述采用预设的电流内环控制模型，对所述第一电流目标信号、所述第二电流目标信号及所述电网相角进行计算，得到d轴上的第一电压目标信号和q轴上的第二电压目标信号，具体包括：
根据公式(5)计算所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号：
其中，
Figure FDA0002232890760000044
为所述第一电压目标信号，为所述第二电压目标信号，wpu为电流控制内环解耦系数，Gc(s)为所述电流内环控制模型的电流控制内环PI控制器传递函数，Kpc为所述电流控制内环PI控制器传递函数的比例增益，Kic为所述电流控制内环PI控制器传递函数的积分增益；
所述采用所述旋转坐标系，对所述第一电压目标信号和所述第二电压目标信号进行转换，得到所述三相电压目标信号，具体包括：
根据公式(6)得到所述三相电压目标信号：
其中，i0为零轴电流分量，
Figure FDA0002232890760000052
为所述三相电压目标信号的A相电压目标信号，
Figure FDA0002232890760000053
为所述三相电压目标信号的B相电压目标信号，
Figure FDA0002232890760000054
为所述三相电压目标信号的C相电压目标信号。
6.如权利要求5所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号，具体包括：
根据公式(7)得到所述等效延时三相电压目标信号：
Figure FDA0002232890760000055
其中，
Figure FDA0002232890760000056
为所述三相电压目标信号,为所述等效延时三相电压目标信号,Gt(s)为所述等效延时控制模型的等效延时控制环节传递函数，Td为总控制环节等效延时时间常数，fc为所述等效延时控制模型的控制器芯片时钟频率，Tn为第n个控制环节延时时间。
7.如权利要求6所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法，其特征在于，所述根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型，具体包括：
根据公式(8)、(9)及(10)得到所述柔性直流输电换流器的阻抗模型：
其中，
Figure FDA0002232890760000062
Figure FDA0002232890760000063
其中，i1为A相注入谐波电流信号，i2为A相注入谐波耦合电流信号，Vs为测量点三相电压的向量形式，Is为测量点三相电流的向量形式。
8.一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置，其特征在于，包括：
信号获取模块，用于获取电网中的电网电压信号和三相电压电流信号；
控制处理模块，用于将所述电网电压信号和所述三相电压电流信号输入到预设的柔直换流器控制回路模型，得到三相电压目标信号；其中，所述柔直换流器控制回路模型包括锁相环控制模型、旋转坐标系模型、有功功率控制模型、无功功率控制模型及电流内环控制模型；
等效延时控制模块，用于将所述三相电压目标信号输入到预设的等效延时控制模型，得到等效延时三相电压目标信号；
模型构建模块，用于根据所述等效延时三相电压目标信号，得到柔性直流输电换流器的阻抗模型。
9.一种柔性直流输电换流器阻抗分析装置，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权利要求1至7中任意一项所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的柔性直流输电换流器阻抗分析方法。
CN201910973531.1A 2019-10-14 2019-10-14 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质 Active CN110752607B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910973531.1A CN110752607B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910973531.1A CN110752607B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110752607A true CN110752607A (zh) 2020-02-04
CN110752607B CN110752607B (zh) 2021-07-20

Family

ID=69278147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910973531.1A Active CN110752607B (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110752607B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111327061A (zh) * 2020-02-12 2020-06-23 南方电网科学研究院有限责任公司 基于视在阻抗的振荡稳定性判别方法和装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10201099A (ja) * 1997-01-16 1998-07-31 Shinko Electric Co Ltd アクティブフィルタ
CN103138264A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 广西星宇智能电气有限公司 一种用于有源电力滤波器参考信号的校正方法
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
CN110165709A (zh) * 2019-07-01 2019-08-23 湖南大学 考虑采样延时的虚拟同步机并网逆变系统稳定性提升方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10201099A (ja) * 1997-01-16 1998-07-31 Shinko Electric Co Ltd アクティブフィルタ
CN103138264A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 广西星宇智能电气有限公司 一种用于有源电力滤波器参考信号的校正方法
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
CN110165709A (zh) * 2019-07-01 2019-08-23 湖南大学 考虑采样延时的虚拟同步机并网逆变系统稳定性提升方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUA WANG等: "Output impedance analysis of digitally controlled DC-DC converter", 《2014 IEEE ENERGY CONVERSION CONGRESS AND EXPOSITION (ECCE)》 *
陈秀秀等: "多端柔性直流输电系统的阻抗建模及稳定性分析", 《水电能源科学》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111327061A (zh) * 2020-02-12 2020-06-23 南方电网科学研究院有限责任公司 基于视在阻抗的振荡稳定性判别方法和装置
CN111327061B (zh) * 2020-02-12 2021-08-03 南方电网科学研究院有限责任公司 基于视在阻抗的振荡稳定性判别方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110752607B (zh) 2021-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103683292A (zh) 一种并联型准比例谐振有源电力滤波器及控制方法
CN110752607B (zh) 一种柔性直流输电换流器阻抗分析方法、装置及存储介质
CN111082450B (zh) 一种柔性直流受端电网强度的评价方法、装置及存储介质
CN110932628B (zh) 五相电机脉宽调制方法、装置及终端设备
CN210958338U (zh) 基于fpga芯片的三相数字锁相环、svpwm调制器及电网谐波电流控制系统
CN113114062A (zh) 并网变流器的控制方法、装置及并网变流器
CN110807168B (zh) 一种估算并网变换器次同步振荡模态的方法及装置
CN109756143B (zh) 一种三相四开关逆变器的容错控制方法及装置
CN112448401A (zh) 提升虚拟同步机暂态功角稳定性的控制方法、装置及设备
CN110880881A (zh) 四桥臂逆变器的电能质量控制方法及其内嵌式重复控制器
CN110855164A (zh) 控制方法、系统及终端设备
CN112986678B (zh) 谐波定位方法、装置及设备
CN115001253A (zh) 三相pfc电路的谐波补偿方法、装置及终端设备
CN113078669B (zh) 用于柔直系统高频振荡抑制的非线性电压反馈方法及系统
CN110048431B (zh) 配电网的无功功率优化方法、装置、设备及存储介质
CN113794222B (zh) 并网逆变器电流预测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN111327061B (zh) 基于视在阻抗的振荡稳定性判别方法和装置
CN112311263B (zh) 一种整流器pwm波调制方法及装置
CN113162074B (zh) 用于故障电流控制的柔直系统高频振荡控制方法及系统
CN112600405A (zh) 单向pfc电路的控制方法、装置及终端设备
CN111896802B (zh) 一种频率自适应的采样方法
CN113725900A (zh) 光伏逆变器并网控制方法、终端及存储介质
CN114865682A (zh) 一种柔性直流输电系统运行边界搜索方法及终端
CN115236397A (zh) 一种三相电网电压谐波正负序分量检测方法及装置
CN111122964A (zh) 一种电能计量方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant