CN112103957A - 一种mmc的小信号稳定性分析方法和装置 - Google Patents

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CN112103957A CN202010989031.XA CN202010989031A CN112103957A CN 112103957 A CN112103957 A CN 112103957A CN 202010989031 A CN202010989031 A CN 202010989031A CN 112103957 A CN112103957 A CN 112103957A
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聂少雄
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Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
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Abstract

本申请提供了一种MMC的小信号稳定性分析方法和装置，方法包括：获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，根据主电路参数建立dq坐标系中主电路时域模型，根据控制器参数建立dq坐标系中控制器时域模型；将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到MMC电路的状态变量，状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；根据主电路时域模型、控制器时域模型，结合状态变量、MMC电路的输入量和输出量，生成MMC电路的小信号模型；对MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到MMC电路的状态。解决了现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化或者复杂，导致不能精确地对MMC的小信号稳定性进行分析且实用性不强的技术问题。

Description

一种MMC的小信号稳定性分析方法和装置
技术领域
本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种MMC的小信号稳定性分析方法和装置。
背景技术
当前，以模块化多电平变流器(MMC)为基础的柔性直流输电工程在电力系统中的渗透逐渐深入，由此引发的MMC稳定性问题逐渐凸显，严重威胁到电力系统的安全稳定运行。
虽然小信号分析法目前已经广泛应用于MMC稳定性问题的研究，但现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化，不能精确地分析出MMC的小信号稳定性；又或者对MMC内部的器件行为进行了过于复杂的描述，实用价值有限，无法对多个子模块MMC的小信号稳定性进行分析。
发明内容
本申请实施例提供了一种MMC的小信号稳定性分析方法和装置，用于解决现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化或者复杂，导致不能精确地对MMC的小信号稳定性进行分析且实用性不强的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种MMC的小信号稳定性分析方法，所述方法包括：
获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，所述主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，所述控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；
根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，所述主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据所述控制器参数建立dq坐标系中所述控制器时域模型，所述控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；
将所述主电路时域模型和所述控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到所述MMC电路的状态变量，所述状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；
根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合所述状态变量、所述MMC电路的输入量和输出量，生成所述MMC电路的小信号模型；
对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态。
可选地，所述根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，具体包括：
对所述主电路进行等效变换得到所述主电路的等效电路；
根据所述主电路参数建立所述等效电路在abc坐标系中的时域模型；
对所述时域模型进行派克变换，得到所述主电路在dq坐标系中的时域模型。
可选地，所述对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态，具体包括：
判断所述小信号模型的特征矩阵的特征值的实部是否均为负值，若是，则所述MMC电路处于稳定状态，否则，所述MMC电路处于不稳定状态。
可选地，所述MMC电路的小信号模型为：
Figure BDA0002690214630000021
其中：
Figure BDA0002690214630000022
式中，A为所述特征矩阵，Δx为所述状态变量，u为所述MMC电路的输入量，y为所述MMC电路的和输出量。
可选地，所述桥臂电容电压方程，具体包括：直流分量、基频d轴分量和q轴分量、二倍频d轴分量和q轴分量、三倍频余弦分量和正弦分量。
可选地，所述主电路参数，包括：
桥臂电阻、桥臂电感、子模块电容量、单个桥臂上的子模块的数量、交流侧电阻和电感、工频角频率。
可选地，所述控制器参数，包括：
所述基频电流控制器中的：直流电压参考值、惯性测量环节时间常数、电流内环PI参数、q轴电流参考值；
锁相环中的PI参数以及环流抑制器中的PI参数。
本申请第二方面提供一种MMC的小信号稳定性分析装置，所述装置包括：
获取单元，用于获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，所述主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，所述控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；
建立单元，用于根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，所述主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据所述控制器参数建立dq坐标系中所述控制器时域模型，所述控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；
变换单元，用于将所述主电路时域模型和所述控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到所述MMC电路的状态变量，所述状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；
生成单元，用于根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合所述状态变量、所述MMC电路的输入量和输出量，生成所述MMC电路的小信号模型；
分析单元，用于对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态。
可选地，所述建立单元具体包括：主电路建立单元和控制器建立单元；
所述主电路建立单元具体用于：对所述主电路进行等效变换得到所述主电路的等效电路；
根据所述主电路参数建立所述等效电路在abc坐标系中的时域模型；
对所述时域模型进行派克变换，得到所述主电路在dq坐标系中的时域模型。
可选地，所述分析单元具体用于：
判断所述小信号模型的特征矩阵的特征值的实部是否均为负值，若是，则所述MMC电路处于稳定状态，否则，所述MMC电路处于不稳定状态。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法，包括：获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；根据主电路参数建立dq坐标系中主电路时域模型，主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据控制器参数建立dq坐标系中控制器时域模型，控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到MMC电路的状态变量，状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；根据状态变量、MMC电路的输入量和输出量，生成MMC电路的小信号模型；对MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到MMC电路的稳定性状态。
本申请的MMC的小信号稳定性分析方法，将MMC电路划分为主电路和控制器进行分析，通过获取控制器的中基频电流控制器、锁相环和环流抑制器各部分的参数建立控制器的时域模型，考虑了MMC电路中电容电压波动、桥臂环流、环流抑制器和锁相环等重要动态过程；同时，建立了主电路的在dq坐标系下的时域模型，使得建立的主电路时域模型的更加简洁，从而得使得小信号模型更加的实用；接着将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，结合变换得到的MMC电路状态变量以及输入量和输出量，建立MMC电路的小信号分析模型，最后对小信号分析模型的特征矩阵的特征值进行分析，准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果。本申请的MMC的小信号稳定性分析方法在保证可以获得准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果的同时，兼顾了MMC电路的小信号分析模型的简洁性，解决了现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化或者复杂，导致不能精确地对MMC的小信号稳定性进行分析且实用性不强的技术问题。
附图说明
图1为本申请实施例中一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例一的流程示意图；
图2为本申请实施例中一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例二的流程示意图；
图3为本申请实施例中一种MMC的小信号稳定性分析装置的结构示意图；
图4为本申请实施例中MMC电路的拓扑结构图；
图5为本申请实施例中MMC电路的主电路的等效电路单相示意图；
图6为本申请实施例中MMC电路的控制器的结构图；
图7为本申请实施例中MMC电路的电容电压d轴分量响应曲线示意图；
图8为本申请实施例中MMC电路的电容电压q轴分量响应曲线示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。
请参阅图1、图7、图8，本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法，包括：
步骤101、获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器。
需要说明的是，MMC中的主电路是MMC系统中强电元件和线路的总和，包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器；控制器是MMC系统中控制逻辑的部分，包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；分别获取主电路和控制器的性能参数，如电感、电流、电阻、电容等。
步骤102、根据主电路参数建立dq坐标系中主电路时域模型，主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据控制器参数建立dq坐标系中控制器时域模型，控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成。
可以理解的是，根据主电路各组成部分的参数，建立主电路中的桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程、直流电压方程在dq坐标系中的时域模型，同样的，根据控制器各组成部分的参数，建立基频电流控制器、锁相环、环流控制器在dq坐标系中的时域模型；从而得到MMC电路中主电路的时域模型以及控制器的时域模型。
需要说明的是，MMC电路中的电容电压波动、桥臂环流、环流抑制器和锁相环等是反映MMC电路动态的重要指标，本实施例根据这些重要组成部分的建立MMC在dq坐标系中的时域模型，保证了模型的准确性，从而通过模型能够准确地反映MMC电路的状态。可以理解的是，在建立主电路时域模型是，将MMC子模块组等效为受控电压源，简化了电路拓扑，从而兼顾到了模型的简洁性。
步骤103、将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到MMC电路的状态变量，状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量。
可以理解的是，将由桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程、直流电压方程组成的主电路的时域模型以及将由基频电流控制器、锁相环、环流控制器组成的控制器的时域模型写成紧凑矩阵形式，从而得到MMC电路的电容电压向量、电流向量、控制器向量，上述向量也就是MMC电路的状态变量。
步骤104、根据主电路时域模型、控制器时域模型，结合状态变量、MMC电路的输入量和输出量，生成MMC电路的小信号模型。
需要说明的是，生成的MMC电路的小信号模型，对电容总电压的阶跃响应与商业仿真PSCAD软件具有良好的一致性，如图7、图8所示。
步骤105、对MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到MMC电路的稳定性状态。
需要说明的是，根据控制理论可以知道，通过对MMC电路小信号模型的特征矩阵进行分析，可以得到MMC电路的稳定性状态。
本领域技术人员也可以根据特征根轨迹指导主电路和控制器参数的设计，还可以对MMC电路的暂态过程进行仿真，对实际MMC换流站的设计、运行与故障防护，尤其是次超同步振荡的预防和研究，具有极大的意义和工程实用价值。
本申请实施例提供了一种MMC的小信号稳定性分析方法，将MMC电路划分为主电路和控制器进行分析，通过获取控制器的中基频电流控制器、锁相环和环流抑制器各部分的参数建立控制器的时域模型，考虑了MMC电路中电容电压波动、桥臂环流、环流抑制器和锁相环等重要动态过程；同时，建立了主电路的在dq坐标系下的时域模型，使得建立的主电路时域模型的更加简洁，从而得使得小信号模型更加的实用；接着将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，结合变换得到的MMC电路状态变量以及输入量和输出量，建立MMC电路的小信号分析模型，最后对小信号分析模型的特征矩阵的特征值进行分析，准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果。本申请的MMC的小信号稳定性分析方法在保证可以获得准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果的同时，兼顾了MMC电路的小信号分析模型的简洁性，解决了现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化或者复杂，导致不能精确地对MMC的小信号稳定性进行分析且实用性不强的技术问题。
以上为本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例一，以下为本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例二。
请参阅图2；本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法，包括：
步骤201、获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器。
步骤201与实施例一步骤101的描述相同，请见上述步骤101的描述，在此不再赘述。
步骤202、对主电路进行等效变换得到主电路的等效电路；根据主电路参数建立等效电路在abc坐标系中的时域模型；对时域模型进行派克变换，得到主电路在dq坐标系中的时域模型；根据控制器参数建立dq坐标系中控制器时域模型。
可以理解的是，在建立MMC主电路的时域模型时，对MMC的主电路进行等效变换得到主电路的等效电路，从而根据主电路参数建立等效电路在abc坐标系中的时域模型，并进行派克变换，得到主电路在dq坐标系中的时域模型，如图4所示为MMC的拓扑电路结构图，图5所示为MMC的等效电路单相示意图。
需要说明的是，主电路中的时域模型包括：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程、直流电压方程。
其中，桥臂电容电压方程具体包括：
直流分量Vcap_dc：
Figure BDA0002690214630000081
基频d轴分量Vcap_1d和q轴分量Vcap_1q：
Figure BDA0002690214630000082
二倍频d轴分量Vcap_2d和q轴分量Vcap_2q为：
Figure BDA0002690214630000083
三倍频余弦分量V3x和正弦分量V3y为：
Figure BDA0002690214630000084
交流电流方程为：
Figure BDA0002690214630000085
桥臂环流方程为：
Figure BDA0002690214630000091
直流电压方程为：
Figure BDA0002690214630000092
Figure BDA0002690214630000093
MMC的控制器如图6所示；需要说明的是，控制器时域模型包：基频电流控制器方程、锁相环方程、环流控制器方程。
其中，基频电流控制器中直流电压测量环节为：
Figure BDA0002690214630000094
基频电流控制器的直流电压外环的模型为：
Figure BDA0002690214630000095
基频电流控制器的直流电压内环的模型为
Figure BDA0002690214630000096
Figure BDA0002690214630000097
锁相环为：
Figure BDA0002690214630000098
x4＝∫Usqdt；
环流抑制其为：
Figure BDA0002690214630000099
x5＝∫Icirddt；x6＝∫Icirqdt；
上述式中，T＝C/N为MMC电路的桥臂等效电容，
Figure BDA0002690214630000101
是直流电压参考值；Um为常数，略大于
Figure BDA0002690214630000102
Urefd和Urefq分别为基频电流控制器输出的d、q轴分量，Ucird和Ucirq分别为基频控制器输出的参考电压的d、q轴分量。Idc为直流电流，Isd和Isq为交流侧电流的d、q轴分量，Icird和Icirq分别为桥臂环流的d、q轴分量，ω为锁相环输出的角频率，Rarm和Larm分别为桥臂电阻和桥臂电感，R和L分别为MMC交流等效电阻和电感，kpcir、kicir均为环流抑制器的PI参数，vdcm为直流电压参考值，ki、kp均为锁相环的PI参数，Usd、Usq分别为交流电压源d轴和q轴电压分量，ω0工频角频率，kp2、ki2、kp3、ki3均为电流内环PI参数，τ为惯性环节时间常数。
步骤203、将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到MMC电路的状态变量，状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量。
步骤203与实施例一中的步骤103描述相同，在此不再赘述。
其中，状态变量为x＝[Vcap I xc]T，其中，电容电压向量为：Vcap＝[Vcap_dc Vcap_1dVcap_1q Vcap_2d Vcap_2q V3x V3y]，电流向量为：I＝[Idc Isd Isq Icird Icirq]，控制系统向量为：xc＝[vdcm x1 x2 x3 x4 x5 x6]，系统的输入量为
Figure BDA0002690214630000103
输出量为：y＝[Udc ω]TVcap＝[Vcap_dc Vcap_1d Vcap_1q Vcap_2d Vcap_2q V3x V3y]。
步骤204、根据主电路时域模型、控制器时域模型，结合状态变量、MMC电路的输入量和输出量，生成MMC电路的小信号模型。
步骤204与实施例一中的步骤104描述相同，在此不再赘述。
MMC电路的小信号模型为：
Figure BDA0002690214630000104
其中：
Figure BDA0002690214630000105
式中，A为特征矩阵，Δx为状态变量，u为MMC电路的输入量，y为MMC电路的和输出量。
步骤205、判断小信号模型的特征矩阵的特征值的实部是否均为负值，若是，则MMC电路处于稳定状态，否则，MMC电路处于不稳定状态。
需要说明的是，当小信号模型的特征矩阵的特征值的实部均为负值时，也就是说，特征矩阵的特征值全部都在左半平面时，MMC电路处于稳定状态，否则，MMC电路处于不稳定状态。
本实施例提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例，考虑了MMC电容电压波动、桥臂环流、环流抑制器和锁相环等重要动态过程，保证了模型的准确性；同时在主电路建模时，将MMC子模块组等效为受控电压源，简化了电路拓扑，从而兼顾到了模型的简洁性。通过本实施例提供的小信号模型及MMC，可以准确地判断给定参数的MMC是否稳定，也可以利用系统的特征根轨迹指导主电路和控制器参数的设计，还可以对的MMC电路的暂态过程进行仿真，对实际MMC电路的设计、运行与故障防护，尤其是次超同步振荡的预防和研究，具有极大的意义和工程实用价值。
以上为本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析方法的实施例二，以下为本申请提供的一种MMC的小信号稳定性分析装置的实施例。
请参阅图3，本申请实施例提供了一种MMC的小信号稳定性分析装置，包括：
获取单元301，用于获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；
建立单元302，用于根据主电路参数建立dq坐标系中主电路时域模型，主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据控制器参数建立dq坐标系中控制器时域模型，控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；
变换单元303，用于将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到MMC电路的状态变量，状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；
生成单元304，用于根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合状态变量、MMC电路的输入量和输出量，生成MMC电路的小信号模型；
分析单元305，用于对MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到MMC电路的稳定性状态。
申请实施例提供了一种MMC的小信号稳定性分析装置，将MMC电路划分为主电路和控制器进行分析，通过获取控制器的中基频电流控制器、锁相环和环流抑制器各部分的参数建立控制器的时域模型，考虑了MMC电路中电容电压波动、桥臂环流、环流抑制器和锁相环等重要动态过程；同时，建立了主电路的在dq坐标系下的时域模型，使得建立的主电路时域模型的更加简洁，从而得使得小信号模型更加的实用；接着将主电路时域模型和控制器时域模型变换为紧凑矩阵，根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合变换得到的MMC电路状态变量以及输入量和输出量，建立MMC电路的小信号分析模型，最后对小信号分析模型的特征矩阵的特征值进行分析，准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果。本申请的MMC的小信号稳定性分析方法在保证可以获得准确地的得到MMC电路的稳定性分析结果的同时，兼顾了MMC电路的小信号分析模型的简洁性，解决了现有的小信号分析方法中，建立的小信号模型过于简化或者复杂，导致不能精确地对MMC的小信号稳定性进行分析且实用性不强的技术问题。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的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，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，包括：
获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，所述主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，所述控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；
根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，所述主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据所述控制器参数建立dq坐标系中所述控制器时域模型，所述控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；
将所述主电路时域模型和所述控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到所述MMC电路的状态变量，所述状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；
根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合所述状态变量、所述MMC电路的输入量和输出量，生成所述MMC电路的小信号模型；
对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态。
2.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，具体包括：
对所述主电路进行等效变换得到所述主电路的等效电路；
根据所述主电路参数建立所述等效电路在abc坐标系中的时域模型；
对所述时域模型进行派克变换，得到所述主电路在dq坐标系中的时域模型。
3.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态，具体包括：
判断所述小信号模型的特征矩阵的特征值的实部是否均为负值，若是，则所述MMC电路处于稳定状态，否则，所述MMC电路处于不稳定状态。
4.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述MMC电路的小信号模型为：
Figure FDA0002690214620000021
其中：
Figure FDA0002690214620000022
式中，A为所述特征矩阵，Δx为所述状态变量，u为所述MMC电路的输入量，y为所述MMC电路的和输出量。
5.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述桥臂电容电压方程，具体包括：直流分量、基频d轴分量和q轴分量、二倍频d轴分量和q轴分量、三倍频余弦分量和正弦分量。
6.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述主电路参数，包括：
桥臂电阻、桥臂电感、子模块电容量、单个桥臂上的子模块的数量、交流侧电阻和电感、工频角频率。
7.根据权利要求1所述的MMC的小信号稳定性分析方法，其特征在于，所述控制器参数，包括：
所述基频电流控制器中的：直流电压参考值、惯性测量环节时间常数、电流内环PI参数、q轴电流参考值；
锁相环中的PI参数以及环流抑制器中的PI参数。
8.一种MMC的小信号稳定性分析装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取MMC电路中主电路参数和控制器参数，所述主电路包括：直流侧电源、电阻、电感和变换器，所述控制器包括：基频电流控制器、锁相环和环流抑制器；
建立单元，用于根据所述主电路参数建立dq坐标系中所述主电路时域模型，所述主电路时域模型由：桥臂电容电压方程、交流电流方程、桥臂环流方程和直流电压方程组成；根据所述控制器参数建立dq坐标系中所述控制器时域模型，所述控制器时域模型由：基频电流控制器方程、锁相环方程和环流控制器方程组成；
变换单元，用于将所述主电路时域模型和所述控制器时域模型变换为紧凑矩阵，得到所述MMC电路的状态变量，所述状态变量包括：电容电压向量、电流向量、控制器向量；
生成单元，用于根据所述主电路时域模型、所述控制器时域模型，结合所述状态变量、所述MMC电路的输入量和输出量，生成所述MMC电路的小信号模型；
分析单元，用于对所述MMC电路的小信号模型的特征矩阵进行分析，得到所述MMC电路的稳定性状态。
9.根据权利要求8所述的MMC的小信号稳定性分析装置，其特征在于，所述建立单元具体包括：主电路建立单元和控制器建立单元；
所述主电路建立单元具体用于：对所述主电路进行等效变换得到所述主电路的等效电路；
根据所述主电路参数建立所述等效电路在abc坐标系中的时域模型；
对所述时域模型进行派克变换，得到所述主电路在dq坐标系中的时域模型。
10.根据权利要求8所述的MMC的小信号稳定性分析装置，其特征在于，所述分析单元具体用于：
判断所述小信号模型的特征矩阵的特征值的实部是否均为负值，若是，则所述MMC电路处于稳定状态，否则，所述MMC电路处于不稳定状态。
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