CN114069719B - 用于hvdc的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统，属于电网的调度控制技术领域。所述方法包括：在电网中接入虚拟同步发电机以得到三区域电力系统；根据短路比确定惯性系数和阻尼系数的第一区间域；根据解耦性能确定惯性系数和阻尼系数的第二区间域；根据稳定性确定惯性系数和阻尼系数的第三区间域；根据动态性能确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域；根据系统性能约束条件确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域；取第一区间域、第二区间域、第三区间域、第四区间域以及第五区间域的交集以得到虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的取值区间；根据取值区间确定惯性系数和阻尼系数。
Description
技术领域
本发明涉及电网的调度控制技术领域，具体地涉及一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统。
背景技术
高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)具有线损低、电流谐波低等诸多优点，在远距离输电领域，尤其是可再生能源远距离输电和能源互联网领域得到越来越多的应用。随着可再生能源在电网中渗透率的提高，系统惯性减小，呈现出高敏感度和弱电网特性。当可再生能源发电系统的负载或输出功率突然发生变化时，由于惯性不足，电网会发生频率波动，影响电网的安全稳定。因此，需要向电网提供惯性以稳定电网频率，抑制频率波动。虚拟同步发电机(VSG)技术通过模拟同步发电机的外特性，为电网提供惯性，但是目前对于VSG控制的惯性系数J和阻尼系数D的选取方法并不清晰。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统，该参数选取方法及系统能够优化惯性系数J和阻尼系数D的选取原则，从而优化VSG(Virtual Synchronous Generator，虚拟同步发电机)控制的性能，抑制频率波动，增强系统的稳定性。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法，包括：
在高压直流输电系统和受端电网之间中接入MMC拓扑，采用VSG方法控制所述MMC拓扑，以将所述MMC拓扑和所述受端电网构建为三区域电力系统；
根据所述三区域电力系统的短路比确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第一区间域；
根据所述三区域电力系统的解耦性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第二区间域；
根据所述三区域电力系统的稳定性确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第三区间域；
根据所述三区域电力系统的动态性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域；
根据所述三区域电力系统的系统性能约束条件确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域；
取所述第一区间域、第二区间域、第三区间域、第四区间域以及第五区间域的交集以得到所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的取值区间；
根据所述取值区间确定所述惯性系数和阻尼系数。
可选地，所述根据所述三区域电力系统的短路比确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第一区间域包括：
根据公式(1)以得到所述第一区间域，
其中，Zmin为三区域电力系统的阻抗的最小值，UN为引入虚拟同步发电机前电网的额定电压，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，SCRweak_max为电力系统的短路比。
可选地，所述根据所述三区域电力系统的解耦性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第二区间域包括：
根据公式(2)确定所述第二区间域，
其中，fub为所述三区域电力系统的电压环控制带宽，fib为所述三区域电力系统的电流环控制带宽。
可选地，所述根据所述三区域电力系统的稳定性确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第三区间域包括：
根据公式(3)确定所述第三区间域，
Re(si)＜K1， (3)
其中，Re(si)为所述三区域电力系统的稳定性系数，K1为稳定性裕度。
可选地，所述根据所述三区域电力系统的动态性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域包括：
根据公式(4)确定所述第四区间域，
其中，Kre min为所述三区域电力系统的动态裕度的下限值，Kre max为所述三区域电力系统的动态裕度的上限值，Im(s1，s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的虚部，Re(s1，s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的虚部的实部，为电力系统的阻抗比。
可选地，所述根据所述三区域电力系统的系统性能约束条件确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域包括：
根据公式(5)至公式(7)确定所述第五区间域，
5s≤Hsys≤10s， (7)
其中，Hsys为所述三区域电力系统的惯性常数，Hi为所述三区域电力系统中的第i个发电机的惯性时间常数，SNi为所述三区域电力系统中的第i个发电机的容量，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，Ji为电力系统中的第i个发电机的惯性系数，f0为发电机的输出频率。
另一方面，本发明还提供一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取系统，所述参数选取系统包括处理器，所述处理器被配置成执行如上述任一所述的参数选取方法。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的参数选取方法。
通过上述技术方案，本发明提供的用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统通过在现有的电力系统中引入虚拟同步发电机构成三区域电力系统，并结合形成的三区域电力系统的短路比、解耦性能、稳定性、动态性能以及系统性能约束条件确定惯性系数和阻尼系数的取值区间，从而实现惯性系数和阻尼系数的取值区间的优化，提高了后续对惯性系数和阻尼系数选取的准确性。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一个实施方式的用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法的流程图；
图2是现有技术中MMC拓扑的拓扑结构图；
图3是根据本发明的一个实施方式的VSG方法的控制框图；
图4是根据本发明的一个实施方式的MMC拓扑的机械方程的部分等效电路图；
图5是根据本发明的一个实施方式的VSG方法的电压-电流环路的控制框图；
图6是根据本发明的一个实施方式的MMC拓扑和高压直流输电系统连接后的控制框图；
图7是图6的等效电路图；
图8是根据本发明的一个实施方式的惯性系数和阻尼系数增大时该VSG方法的根轨迹图；
图9是根据本发明的一个实施方式构建的小信号系统中，随着短路比SCR的增大的根的轨迹图；
图10是根据本发明的一个实施方式的三区域电力系统的拓扑结构图；
图11是根据本发明的一个实施方式构建的小信号系统中，随着惯性时间常数的变化的根的轨迹图；
图12是根据本发明的一个示例确定的惯性系数和阻尼系数的取值区间；
图13是根据本发明的一个示例的不同参数下的频率波形图；
图14是根据本发明的一个示例的1s时频率响应曲线的放大图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
如图1所示是根据本发明的一个实施方式的用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法的流程图。在该图1中，该参数选取方法可以包括：
在步骤S10中，在高压直流输电系统和受端电网之间中接入MMC拓扑，采用VSG方法控制该MMC拓扑，以将该MMC拓扑和受端电网构建为三区域电力系统；
在步骤S11中，根据三区域电力系统的短路比确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第一区间域；
在步骤S12中，根据三区域电力系统的解耦性能确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第二区间域；
在步骤S13中，根据三区域电力系统的稳定性确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第三区间域；
在步骤S14中，根据三区域电力系统的动态性能确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域；
在步骤S15中，根据三区域电力系统的系统性能约束条件确定虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域；
在步骤S16中，取第一区间域、第二区间域、第三区间域、第四区间域以及第五区间域的交集以得到虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的取值区间；
在步骤S17中，根据取值区间确定惯性系数和阻尼系数。
高压直流输电是利用稳定的直流电具有无感抗、无容抗干扰因素、无同步问题等优点而采用的大功率远距离直流输电的输电方法。在高压直流输电系统中，由于输电系统的电压等级高，其换流站主要采用MMC(Modular multilevel converter，模块化多电平换流器)拓扑。如图2所示是现有技术中MMC拓扑的拓扑结构图。在该图2中，高压直流输电系统(Udc)通过6个半桥臂(SM1、SMN)与三相端(受端电网)(ua、ub、ub)连接，每个半桥臂包括串联的至少一个功率单元子模块。MMC拓扑作为实现多电平换流器的一种新的拓扑结构，具有高度模块化、维护间隔长、输出波形谐波含量低等优点。因此，在高压直流输电系统的换流处接入该MMC拓扑，在适应高压直流输电系统高电压的条件的同时，还能够降低输出中的谐波，从便于后续工程的实施。
近年来，随着新能源技术的发展，可再生能源在电网中的渗透率越来越高，传统的电网的系统惯性减小，从而呈现出高敏感度和弱点特性。因此，在该实施方式中，针对这一技术问题，可以采用VSG方法控制该MMC拓扑，从而提高电网的系统惯性。
如图3所示是根据本发明的一个实施方式的VSG方法的控制框图。在该图3中，VSG方法可以通过采用励磁调节器输出的电压幅值和预定的机械功率计算VSG方法的参考电流isabc，从而控制电流内环的电流。在忽略机械损耗并同时考虑阻尼绕组效应的情况下，该如图3的机电方程可以表示为公式(1)，
其中，J为惯性系数，ω为实际的角频率，t为时间，Pm为机械功率，Pe为电磁功率，D为阻尼系数，ω0为标称的角频率，θ为电旋转角。
针对该如图3中所示出的VSG方法，惯性系数和阻尼系数的选取尤为重要，但是现有技术中针对该惯性系数和阻尼系数选取方法并不清晰，这直接造成VSG方法无法很好地适应电网的要求。
为了获取上述惯性系数和阻尼系数的选取范围，需要先分别考虑VSG方法的机械方程部分和电气方程部分。基于该如图3所示出的机械方程部分，在忽略高压直流输电系统的电压扰动对该MMC拓扑的输出功率的影响的情况下，可以将该机械方程的部分等效为图4中示出的等效电路。在该图4中，该输出功率可以表示为公式(2)，
其中，P0为输出功率，Pm为参考功率，U为受端电网(三相端)的电压，E为MMC拓扑的输出电压，s为微分算子。从该公式(2)可以看出，如图4所示出的等效电路实质上是一个二阶系统。在该二阶系统中，输出功率能够自动跟踪参考功率，因此该二阶系统的控制器的设计并不会影响系统的稳态功率输出，即惯性系数和阻尼系数的选取方式以及具体的数值并不会影响二阶系统的稳定工作。
要实现VSG方法的稳定工作，其重要的条件之一是内环控制器的响应速度足够快，即确保被控制的MMC拓扑的解耦性能能够满足预定的要求。要确保被控制的MMC拓扑的解耦性能能够满足预定的要求，在该MMC拓扑工作时，其内环控制器和外环控制器之间不能相互影响。因此，可以将该VSG方法的内环和外环的频段分开，并同时确保外环的极点为受端电网的主导极点。如图5所示是根据本发明的一个实施方式的VSG方法的电压-电流环路的控制框图。在该图5中，该电压-电流环路由内环(电流环)和外环(电压环)构成，根据电压源换流器的设计原理，为了避免电压环和电流环的相互影响，电压环的控制带宽应当与电流环的控制带宽满足公式(3)，也即可以根据公式(3)确定第二区间域，
其中，fub为三区域电力系统的电压环控制带宽，fib为三区域电力系统的电流环控制带宽。
基于如图2至图5所示出的框图，可以得到如图6所示的MMC拓扑和高压直流输电系统连接后的控制框图。在该图6中，连接于图6左侧的高压直流输电系统通过MMC拓扑与连接于图6右侧的受端电网(三相端)连接，而位于图6中下侧的则可以为该VSG方法的控制框图。为了便于计算，在该实施方式中可以将如图6中所示的控制框图等效为图7。在该图7中，Z0可以为MMC拓扑的等效输出阻抗，Zg可以为受端电网的电网阻抗，E∠θ可以为MMC拓扑的桥臂中点电压矢量，U∠0可以为受端电网的电网电压矢量，θ可以为换流器(MMC拓扑)的输出电压与受端电网的电网电压之间的相位角差。基于该图7，连接于三相端的交流系统(受端电网)的等效阻抗Z则可以采用公式(4)来表示，
其中，Y为导纳，为阻抗角。
基于如图7所示的等效电路，还可以通过公式(5)来得到受端电网的三相复功率S，
其中，P为有功功率，Q为无功功率，j为表示虚部的变量，为MMC拓扑的输出电压E的矢量形式，/>为MMC拓扑的输出电流的矢量形式的共轭。那么，该MMC拓扑的小信号模型可以为公式(6)至公式(8)，
其中，为X矩阵的一阶导数，/>为复功率对θ的一阶偏导数的实部，/>为复功率对θ的一阶偏导数的虚部，/>为为复功率对E的一阶偏导数的虚部，/>为相位角差变化量的一阶导数，Δθ为相位角差变化量，ΔE为输出电压变化量，kp为控制器的比例系数；ki为控制器的积分系数。
基于该公式(6)至公式(8)示出的小信号模型，当惯性系数和阻尼系数增大时该VSG方法的根轨迹图可以如图8所示。从该图8中可以看出，当惯性系数J＝1、2、5pu，阻尼系数D从10pu变为150pu时，s平面描绘的三个极点中的实根s3不受惯性系数J和阻尼系数D的影响，共轭复根s1和s2沿箭头方向演化。当惯性系数J增大时，共轭复根s1和s2趋近于虚轴。此时，受端电网的响应变慢，瞬态分量衰减率减小，振荡频率降低。基于以上的分析，随着惯性系数J的增加，受端电网的稳定性和动态性能变差。如果J过大，受端电网的可能会不稳定。当阻尼系数D增加时，共轭复根s1和s2逐渐远离虚轴，受端电网的动态性能和稳定性得到提高。但是，随着D的继续增加，共轭复根s1和s2引起的过阻尼频率响应在实轴上收敛后分离，s1将逐渐向原点移动，受端电网的稳定裕度减小。
基于对三区域电力系统的稳定性的要求，所有极点都必须在s平面的左侧(即该图8中所画出的区域)，那么计算出的受端电网的根的实部应满足公式(9)，也即可以根据该公式(9)确定惯性系数和阻尼系数的第三区间域，
Re(si)＜K1， (9)
其中，Re(si)为三区域电力系统的稳定性系数，K1为稳定性裕度。对于该稳定性裕度，在本发明的一个优选示例中，经过多次实验证明，可以优选为-10。
对于高阶系统(高压直流输电系统-MMC拓扑-受端电网)而言，非零共轭极点是决定系统阻尼特性的主要因素。那么，根据最佳二阶系统的取值范围来配置极点，基于稳定性和动态性能的考虑，可以根据公式(10)确定该惯性系数和阻尼系数的第四区间域，
其中，Kre min为三区域电力系统的动态裕度的下限值，Kre max为三区域电力系统的动态裕度的上限值，Im(s1，s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的虚部，Re(s1，s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的虚部的实部，为电力系统的阻抗比。在本发明的一个优选示例中，通过多次实验证明，该下限值Kre min可以优选为1，该上限值Kre max可以为1.5。
短路比(SCR)是可以用于区分强电网(稳定性强)和弱电网(稳定性弱)的参数。在该实施方式中，为了确定上述高压直流输电系统-MMC拓扑-受端电网构成的高阶系统的强弱，可以采用该短路比来衡量。具体地，该短路比可以采用公式(11)来计算该短路比，
其中，SCR为该短路比，Ss为短路容量，SN为交流系统(受端电网)的额定功率，Z为等效阻抗，UN为引入虚拟同步发电机前电网(受端电网)的额定电压。
基于该公式(11)和公式(6)至(8)构建的小信号系统，随着短路比SCR的增大，该系统的根的轨迹图如图9所示。在该图9中，实根s3不受惯性系数J和阻尼系数D选取的影响，而复根s1和s2则沿着箭头的方向变化。随着短路比SCR的增大，在该图9中，复根s1和s2逐渐成为一对共轭复根，此时系统由过阻尼变为欠阻尼，阻尼逐渐减小，固有频率会增加。事实上，系统的短路比是由MMC拓扑的三相端的等效阻抗决定的。那么，为了保证该系统的强稳定性，可以根据公式(12)以得到惯性系数和阻尼系数的第一区间域，
其中，Zmin为三区域电力系统的(等效)阻抗的最小值，UN为引入虚拟同步发电机前电网的额定电压，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，即交流系统(受端电网)的额定功率，SCRweak_max为三区域电力系统的短路比。在本发明的一个优选示例中，该三区域电力系统的短路比SCRweak_max可以优选为10。
在该实施方式中，为了进一步确定在将该VSG方法控制的MMC拓扑接入高压直流输电系统和受端电网之间的影响，可以将该MMC拓扑看作是在高压直流输电系统和受端电网构成的电网中并入的一个新的发电机，从而与该电网中原本的发电机构成一个三区域电力系统。该三区域电力系统的拓扑结构如图10所示。进一步地，基于该图10所示的拓扑结构，其对应的小信号模型可以是如公式(13)所示，
其中，为三区域电力系统中的区域1和区域2之间的功率变化量，/>为区域1和区域3之间的功率变化量，/>为区域2和区域3之间的功率变化量，Ji为区域i(1≤i≤3)的惯性系数，Hi为区域i的惯性时间常数，k为负载阻尼常数，δ为母线电角度，ω为母线角速度，δ′为母线电角度的一阶导数，ω′为母线角速度的一阶导数，ΔP为影响系统的功率扰动。
基于该公式(13)所示出的小信号模型，其根(的)轨迹如图11所示。在该图11中，随着惯性时间常数H3(H3)的增大，实根s3并不会发生变化，而复根s1和s2则为一对随着箭头方向变化的共轭复根。通过对该如图11所示出的根轨迹的计算，可以得到当惯性时间常数H3＝6s时，复根s1和s2的虚部为0，也即该复根s1和s2为位于实轴上的分离点；当惯性时间常数H3＝6s时，复根s1和s2位于零点。
当惯性时间常数H3较小时，复根s1和s2在s平面的左侧区域，此时该系统稳定，动态性能好。而随着惯性时间常数H3的增大，复根s1和s2沿箭头方向逐渐逼近实轴，系统的阻尼比逐渐增大，频率瞬态和超调量减小。随着惯性时间常数H3的继续增大，当惯性时间常数H3＝6s时，复根s1和s2沿箭头方向沿实轴分离，此时该系统表现出过阻尼特性，动态性能变差。并且，随着惯性时间常数H3的进一步增大，复根s2趋于零，该系统的稳定裕度减小。如果惯性时间常数H3过大，复根s2将沿实轴过零点，如该图11所示，复根s2移动到s平面的右侧区域(图11中仅示出了左侧区域)。因此，当惯性时间常数H3＝8s时该系统不稳定。
基于对该图11所示出的根轨迹的计算，在该实施方式中，由高压直流输电系统、MMC拓扑和受端电网构成的电力系统的惯性时间常数可以通过公式(14)来计算，
其中，Hi为三区域电力系统中第i个发电机的惯性时间常数，SNi第i个发电机的容量，SN为该三区域电力系统的总容量。
结合公式(15)示出的惯性时间常数与惯性系数的关系，可以进一步通过公式(16)确定该三区域电力系统的电力系统的惯性时间常数的取值范围，也即：可以根据该公式(14)至公式(16)计算该惯性系数的第五区间域，
5s≤Hsys≤10s， (16)
其中，Hsys为三区域电力系统的惯性常数，Hi为三区域电力系统中的第i个发电机的惯性时间常数，SNi为三区域电力系统中的第i个发电机的容量，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，Ji为三区域电力系统中的第i个发电机的惯性系数，f0为发电机的输出频率。
为了进一步验证本发明提供的方法的技术效果，可以采用MATLAB或Simulink仿真软件来对本发明构建的三区域电力系统进行仿真。其中，仿真的系统拓扑结构图如图9所示。在该图9中，短路比SCR＝10，采用本发明体提供的方法来选取惯性系数和阻尼系数，可以得到如图12所示的取值区间。
为了验证确定的区间域的技术效果，验证思路可以如下：开始时只有同步发电机G1(H1＝6s)和G2(H2＝6s)运行，400MW负载1并网。VSG在1s接通，250MW负载2在1.5s切入，200MW负载3在2s时切入。并在2.5s时切出load3。观察上述过程中电网的频率变化。
实验验证了参数(惯性系数和阻尼系数)对系统频率的影响以及参数选择限制的有效性。图13为不同参数下的频率波形图，显示了VSG不同参数对系统频率的影响。其中实线为满足参数选择限制条件的参数的频率响应波形，虚线为减小阻尼参数D时的频率响应波形，点线为增大惯性系数J时的频率响应波形。
图14为1s时频率响应曲线的放大图。当VSG接通1s时，从该图14可以看出，实线表示0.01s后频率略微下降，约0.14s后稳定恢复到50Hz。点线的频率下降幅度较大，下降时间比实线略长。虚线的频率降幅比前两条大，降幅在0.012Hz左右，系统频率振荡，然后又回到50Hz。由图可看出，在1.5s、2s和2.5s的负载变化时，实线所表现出的性能均优于点线和虚线。
从上述示例可以看出，本发明实施较为简单，确定出的区间域的惯性系数J和阻尼系数D的频率变化较小，系统频率响应稳定，没有满足设计要求的超调，验证了本发明提出的参数选择方法的有效性。具有很好的使用价值。
另一方面，本发明还提供一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取系统，所述参数选取系统包括处理器，所述处理器被配置成执行如上述任一所述的参数选取方法。
再一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如上述任一所述的参数选取方法。
通过上述技术方案，本发明提供的用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法及系统通过在现有的电力系统中引入虚拟同步发电机构成三区域电力系统，并结合形成的三区域电力系统的短路比、解耦性能、稳定性、动态性能以及系统性能约束条件确定惯性系数和阻尼系数的取值区间，从而实现惯性系数和阻尼系数的取值区间的优化，提高了后续对惯性系数和阻尼系数选取的准确性。
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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取方法，其特征在于，所述参数选取方法包括：
在高压直流输电系统和受端电网之间中接入MMC拓扑，采用VSG方法控制所述MMC拓扑，以将所述MMC拓扑和所述受端电网构建为三区域电力系统；
根据所述三区域电力系统的短路比确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第一区间域；
根据所述三区域电力系统的解耦性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第二区间域；
根据所述三区域电力系统的稳定性确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第三区间域；
根据所述三区域电力系统的动态性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域；
根据所述三区域电力系统的系统性能约束条件确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域；
取所述第一区间域、第二区间域、第三区间域、第四区间域以及第五区间域的交集以得到所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的取值区间；
根据所述取值区间确定所述惯性系数和阻尼系数；
所述根据所述三区域电力系统的系统性能约束条件确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第五区间域包括：
根据公式(5)至公式(7)确定所述第五区间域，
5≤Hsys≤10，(7)
其中，Hsys为所述三区域电力系统的惯性常数，Hi为所述三区域电力系统中的第i个发电机的惯性时间常数，SNi为所述三区域电力系统中的第i个发电机的容量，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，Ji为电力系统中的第i个发电机的惯性系数，f0为发电机的输出频率。
2.根据权利要求1所述的参数选取方法，其特征在于，所述根据所述三区域电力系统的短路比确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第一区间域包括：
根据公式(1)以得到所述第一区间域，
其中，Zmin为三区域电力系统的阻抗的最小值，UN为引入虚拟同步发电机前电网的额定电压，SN为引入虚拟同步发电机后电网的发电机的总容量，SCRweak_为电力系统的短路比。
3.根据权利要求1所述的参数选取方法，其特征在于，所述根据所述三区域电力系统的解耦性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第二区间域包括：
根据公式(2)确定所述第二区间域，
其中，fub为所述三区域电力系统的电压环控制带宽，fib为所述三区域电力系统的电流环控制带宽。
4.根据权利要求1所述的参数选取方法，其特征在于，所述根据所述三区域电力系统的稳定性确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第三区间域包括：
根据公式(3)确定所述第三区间域，
Re(si)<K1， (3)
其中，Re(si)为所述三区域电力系统的稳定性系数，K1为稳定性裕度。
5.根据权利要求1所述的参数选取方法，其特征在于，所述根据所述三区域电力系统的动态性能确定所述虚拟同步发电机的惯性系数和阻尼系数的第四区间域包括：
根据公式(4)确定所述第四区间域，
其中，Kre min为所述三区域电力系统的动态裕度的下限值，Kre max为所述三区域电力系统的动态裕度的上限值，Im(s1,s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的虚部，Re(s1,s2)为共轭复根s1和共轭复根s2的实部，为电力系统的阻抗比。
6.一种用于HVDC的虚拟同步发电机控制的参数选取系统，其特征在于，所述参数选取系统包括处理器，所述处理器被配置成执行如权利要求1至5任一所述的参数选取方法。
7.一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存储有指令，所述指令用于被机器读取以使得所述机器执行如权利要求1至5任一所述的参数选取方法。
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