柔性电力变压器仿真建模方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术属于电力系统电气设备的技术领域，具体涉及柔性电力变压器仿真建模方法、系统及介质。包括：构建主变压器仿真模型、换流器主电路及控制仿真模型；将仿真模型互联并接入交流系统模型中，得到基于PSCAD/EMTDC的柔性电力变压器仿真模型；采用本发明专利技术所构建的柔性电力变压器电磁暂态仿真模型可控制并网点电压实现快速、平滑调压，弥补传统电力变压器阶跃型调压的缺点，为满足新型电力系统连续调压的需求提供技术手段。求提供技术手段。求提供技术手段。

【技术实现步骤摘要】
柔性电力变压器仿真建模方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于电力系统电气设备的
，具体涉及一种柔性电力变压器仿真建模方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]传统电力变压器通过分接开关的切换装置实现变压器输出端电压的调节，具有成本低、效率高的优点，但其调控速度和调控平滑性难以满足新型电力系统的调压要求。随着电力电子器件的发展，电力电子设备正取代电力系统中的传统功率变换器件，电力电子变压器通过电力电子器件和电力电子技术，既可以完成电压等级变换、电气隔离和能量传递的功能，还能实现潮流的调控，但是由于电力电子变压器使用大量电力电子器件，因此其存在损耗大、容量低、造价高等缺点。柔性电力变压器在常规电力变压器的基础上增加电力电子调控环节，由价格低廉、可靠性好的常规电磁式电力变压器负责全功率变换，由只占变压器容量约10％左右的电力电子电压源变流器负责快速、连续调控，二者相融合，可以以极好的经济技术比，满足新型电力系统的电压调控要求。
[0003]在仿真技术方面，电力系统仿真可以采用机电暂态仿真和电磁暂态仿真。机电暂态仿真一般使用PSASP或BPA软件，以研究电力系统受到大扰动后的暂态稳定性能和受到小扰动后的静态稳定性能，但其不能对仿真系统进行细致地工程模拟。电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC将模块化的用户界面与电磁暂态仿真引擎相结合，能够以集成模块的形式建立模型，通过数值计算方法对电力系统中电磁暂态过程进行仿真，准确模拟电力电子器件设备的快速响应性能和控制特性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0005]一种柔性电力变压器仿真建模方法，包括：
[0006]构建主变压器仿真模型、换流器主电路及控制仿真模型；
[0007]将主变压器仿真模型、换流器主电路及控制仿真模型互联并接入交流系统模型中，得到基于PSCAD/EMTDC的柔性电力变压器仿真模型；
[0008]基于构建的柔性电力变压器仿真模型进行实时仿真。
[0009]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，换流器主电路仿真模型包括电压调控换流器主电路和取能换流器主电路仿真模型；换流器控制仿真模型包括电压调控换流器控制仿真模型和取能换流器控制仿真模型。
[0010]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，主变压器仿真模型的构建过程基于PSCAD/EMTDC进行，包括：
[0011]三相三绕组变压器一次绕组经串联接入的电压调控换流器与三相电源侧交流线路Bus220相连；
[0012]二次绕组表示主变压器的中压侧，与被控交流母线Bus66相接，为负荷供电；
[0013]三次绕组表示主变压器的取能绕组，与取能换流器和低压交流母线Bus10相连，为取能换流器的直流电容器供能，使电压调控换流器能够实现对所控交流母线电压的控制；
[0014]一次绕组1、二次绕组和三次绕组连接方式分别为Y、Y、
△
。
[0015]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，电压调控换流器主电路仿真模型构建过程包括：
[0016]构建用于输出调控电压的H桥子模块；
[0017]将H桥子模块接口串联接入三相交流系统，三个串联于三相交流系统的H桥子模块A、H桥子模块B和H桥子模块C构成电压调控换流器仿真模型。
[0018]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，取能换流器主电路仿真模型构建过程包括：构建三相桥式换流器，再将三相桥式换流器与两绕组变压器连接后，并联接入主变压器的取能绕组上，形成与交流电网相接的取能换流器主电路仿真模型。
[0019]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，电压调控换流器控制仿真模型构建过程包括构建
[0020]用于控制电压调控换流器输出电压d、q轴分量的控制环模块以及
[0021]用于输出电压调控换流器中IGBT触发脉冲的SPWM调制模块；
[0022]其中，控制环模块包括
[0023]用于产生斜坡信号theta的锁相环模块、
[0024]用于电气信号abc
‑
dq坐标变换的X to DQ模块、
[0025]用于输出电压d轴参考信号以及电压q轴参考信号的dq轴计算模块以及
[0026]用于电气信号dq
‑
abc坐标变换的DQ to X模块；
[0027]控制环仿真模型所输出的电压参考信号SeARef、SeBRef、SeCRef输入到SPWM调制模块中，电压参考信号SeARef、SeBRef、SeCRef与电压调控换流器直流侧受控电压源外部控制信号Vd2的商作为SPWM的调制波；一定频率的三角载波和调制波进行比较后，输出电压调控换流器中IGBT的控制信号SeA_G1、SeA_G2、SeA_G3、SeA_G4；SeB_G1、SeB_G2、SeB_G3、SeB_G4；SeC_G1、SeC_G2、SeC_G3、SeC_G4。
[0028]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，电压调控换流器控制仿真模型的控制环模块具体构建过程包括：
[0029]锁相环模块采用PLL锁相环，将电压调控换流器串联连接线路电流信号SeAIg作为锁相环模块的输入量，采用相位矢量技术产生斜坡信号theta；
[0030]X to DQ模块输入量为串联连接线路电流信号SeAIg和串联接入点两端电压信号SeAVse，得到d、q轴分量分别为串联连接线路电流d轴信号Igd、串联连接线路电流q轴信号Igq、串联接入点两端电压d轴信号Vsed、串联接入点两端电压q轴信号Vseq；
[0031]dq轴计算模块采用PI控制器，所控交流母线Bus66电压有效值作为dq轴计算模块的输入信号dREF，输入信号dREF与串联接入点两端电压d轴信号Vsed的差值经过PI控制器，输出电压d轴参考信号Vrd；控制环q轴参考信号qREF设定为0，与串联接入点两端电压q轴信号Vseq作差后经过PI控制器，输出电压q轴参考信号Vrq；
[0032]DQ to X模块输入量为来自dq轴计算模块的电压d轴参考信号Vrd和电压q轴参考信号Vrq，输出量为串联连接线路两端电压参考信号Ref。
[0033]在上述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，取能换流器控制电路仿真模型包含
[0034]用于控制取能换流器直流侧电容电压和取能换流器并网线路电流q轴分量的控制环模块
[0035]用于输出取能换流器中IGBT触发脉冲的SVPWM调制模块，
[0036]其中控制环模块包括
[0037]用于产生斜坡信号theta的锁相环模块、
[0038]用于电气信号的abc
‑
dq坐标变换的ABC to DQ模块、
[0039]用于输出电压d轴参考量和电压q轴参考量的dq轴计算模块以及
[0040]用于电气信号的dq
‑
abc坐标变换的DQ to ABC模块；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，包括：构建主变压器仿真模型、换流器主电路及控制仿真模型；将主变压器仿真模型、换流器主电路及控制仿真模型互联并接入交流系统模型中，得到基于PSCAD/EMTDC的柔性电力变压器仿真模型；基于构建的柔性电力变压器仿真模型进行实时仿真。2.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，换流器主电路仿真模型包括电压调控换流器主电路和取能换流器主电路仿真模型；换流器控制仿真模型包括电压调控换流器控制仿真模型和取能换流器控制仿真模型。3.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，主变压器仿真模型的构建过程基于PSCAD/EMTDC进行，包括：三相三绕组变压器一次绕组经串联接入的电压调控换流器与三相电源侧交流线路Bus220相连；二次绕组表示主变压器的中压侧，与被控交流母线Bus66相接，为负荷供电；三次绕组表示主变压器的取能绕组，与取能换流器和低压交流母线Bus10相连，为取能换流器的直流电容器供能，使电压调控换流器能够实现对所控交流母线电压的控制；一次绕组1、二次绕组和三次绕组连接方式分别为Y、Y、
△
。4.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于,电压调控换流器主电路仿真模型构建过程包括：构建用于输出调控电压的H桥子模块；将H桥子模块接口串联接入三相交流系统，三个串联于三相交流系统的H桥子模块A、H桥子模块B和H桥子模块C构成电压调控换流器仿真模型。5.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，取能换流器主电路仿真模型构建过程包括：构建三相桥式换流器，再将三相桥式换流器与两绕组变压器连接后，并联接入主变压器的取能绕组上，形成与交流电网相接的取能换流器主电路仿真模型。6.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，电压调控换流器控制仿真模型构建过程包括构建用于控制电压调控换流器输出电压d、q轴分量的控制环模块以及用于输出电压调控换流器中IGBT触发脉冲的SPWM调制模块；其中，控制环模块包括用于产生斜坡信号theta的锁相环模块、用于电气信号abc
‑
dq坐标变换的X to DQ模块、用于输出电压d轴参考信号以及电压q轴参考信号的dq轴计算模块以及用于电气信号dq
‑
abc坐标变换的DQ to X模块；控制环仿真模型所输出的电压参考信号SeARef、SeBRef、SeCRef输入到SPWM调制模块中，电压参考信号SeARef、SeBRef、SeCRef与电压调控换流器直流侧受控电压源外部控制信号Vd2的商作为SPWM的调制波；一定频率的三角载波和调制波进行比较后，输出电压调控换流器中IGBT的控制信号SeA_G1、SeA_G2、SeA_G3、SeA_G4；SeB_G1、SeB_G2、SeB_G3、SeB_G4；SeC_G1、SeC_G2、SeC_G3、SeC_G4。
7.根据权利要求1所述的一种柔性电力变压器仿真建模方法，其特征在于，电压调控换流器控制仿真模型的控制环模块具体构建过程包括：锁相环模块采用PLL锁相环，将电压调控换流器串联连接线路电流信号SeAIg作为锁相环模块的输入量，采用相位矢量技术产生斜坡信号theta；X to DQ模块输入量为串联连接线路电流信号SeAIg和串联接入点两端电压信号SeAVse，得到d、q轴分量分别为串联连接线路电流d轴信号Igd、串联连接线路电流q轴信号Igq、串联接入点两端电压d轴信号Vsed、串联接入点两端电压q轴信号Vseq；dq轴计算模块采用PI控制器，所控交流母线Bus66电压有效值作为dq轴计算模块的输入信号dREF，输入信号dR...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳艳娇，乔光尧，刘国庆，金福国，李卫国，孙庚，杨志昌，赵国亮，王丹，李璐，李芳义，尉志勇，许珈宁，郑雯泽，张淆雨，唐爱红，尚宇菲，宋幸，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司阜新供电公司国家电网有限公司武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：