【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统谐波治理，具体为一种基于复矢量及hss的mmc交直流侧阻抗建模方法。
技术介绍
1、基于模块化多电平换流器的mmc-hvdc输电网络项目逐渐投入运行，改善了现代电力网络分散化，大体量等问题。而诸如mmc等非线性电力电子装置的投入，导致输电工程常出现次同步谐振及各类谐波扰动问题。为削弱电力谐波对电力系统带来的危害，对mmc-hvdc系统进行精确建模及稳定性分析，从源头解释谐振机理并设计相关谐振抑制装置成为当前保障电力系统稳定运行的重要手段。目前基于谐波状态空间的mmc建模方法，建模精度虽高，但多数建模仅分析换流器系统谐波传导特性及特征值稳定性。虽有方法使用阻抗建模对系统稳定性进行分析，但建模过程对直流侧使用理想源代替或对换流器系统差共模约束不足，导致建模无法完全反映系统动态特性，建模精度较低。
2、目前mmc模型与特性分析中，主要有静态模型、dq坐标系模型、谐波线性化模型、动态相量模型。早期mmc的分析主要使用的是静态模型不考虑系统的动态成分，直接对系统的电压、电流，功率进行定量计算及数学分析。其建模过程简单，难以基于此模型开展系统稳定性相关的研究。dq域建模可对周期时变系统进行线性化降低系统的分析难度，但dq域建模本质是使用坐标变换对系统中的基频分量进行提取建模，并未计及各次谐波的耦合作用，导致建模精度较低。谐波线性化模型基于谐波线性化对mmc交直流侧阻抗模型进行推导，具有更好的适应性和可操作性，但其推导过程也较为复杂，当对复杂系统建模分析时难度较大，难以大量推广。动态相量模型使用傅里叶分解对各
3、现有措施及其缺点：
4、措施1：静态模型，具体如allebrod s,等提出的用于高压直流输电的新型无变压器、可扩展模块化多电平转换器。但该措施模型简单，不考虑系统的动态成分，精度低。
5、措施2：dq坐标系模型，具体如李探等提出的考虑内部动态特性的模块化多电平换流器小信号模型，毛光亮等提出的mmc-hvdc直流侧阻抗模型简化方法[j].电力自动化设备，tu qingrui等提出的模块化多电平变换器减少开关频率调制和循环电流抑制。但该措施采用平均化思想，无法计及各次谐波的耦合作用，导致建模精度较低。
6、措施3：谐波线性化模型，具体如吕敬等提出的基于谐波线性化的模块化多电平换流器阻抗建模，许冬等提出的考虑桥臂多谐波耦合的模块化多电平换流器直流侧阻抗建模方法，以及年珩等作出的双闭环定交流电压控制下mmc换流站阻抗建模及稳定性分析。该方法使用傅里叶级数对模型进行建模，在考虑高次分量时，需重新对模型进行数学推导难以扩展，且推导过程复杂性增加。因此该模型仅适用于分析低阶系统。
7、措施4：动态相量模型，具体如hu j等提出的电磁瞬变模块多电平变换器的动态相量建模，屈秋梦等提出的mmc换流器多频段动态相量法的建模与仿真。该模型在考虑次分量时，扩展难度较大，推导过程复杂，使用于分析低阶系统。
8、总之，mmc的建模方法中考虑精确性及建模难度，hss均具有较大优势。且前期mmc建模方法主要以分析系统谐波传递特性为主，对换流器阻抗模型的研究还有待深入。且目前建模方法多以单相建模为主，交直流侧阻抗相互分离，整体性较差。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于复矢量及hss的mmc交直流侧阻抗建模方法，使用hss实现了mmc三相系统的阻抗建模，所建立的模型能完整分析系统的相间耦合关系；且处理过程无需考虑交直流侧谐波的耦合关系，能保证交直流测阻抗的整体性，且建模精度高，扩展性强，物理意义明确。技术方案如下：
2、一种基于复矢量及hss的mmc交直流侧阻抗建模方法，包括以下步骤：
3、步骤1：构建mcc三相时域模型
4、处引入差共模的概念，并使用平均值模型对mmc进行分析建模，推导出换流器的单相电路方程；
5、步骤2：构建mcc复矢量时域模型
6、对得到的mcc三相时域模型进行改进，改进时保留单相建模中电容电压表达式不变，仅对mmc电流的差共模表达式进行修改；具体为，首先推导三相下mmc的差共模电容电压和差共模电流的三相表达式，然后引入旋转坐标变换，推导出正负序下mmc子模块电容电压；最后结合的三相下mmc的基础模型公式，利用复矢量建模对交流电流方程进行处理；
7、步骤3：mmc模型的谐波状态空间化
8、将mmc差共模电容电压和差共模电流的三相表达式化简到复矢量下，然后引入谐波状态空间理论，将模型在稳态点对各部分进行线性化，得到mmc复矢量下的谐波状态空间模型；
9、步骤4：接口化简与交直流阻抗求取
10、设置接口矩阵联立mmc三相拓扑部分控制部分的状态空间方程，稳态时，在仿真系统中加入谐波小扰动等效于数学模型中使用扰动，然后求解出阻抗值。
11、进一步的，所述步骤1中，处引入差共模的概念，差共模变量与上下桥臂间的关系均满足下式：
12、
13、其中，x为变量名称，下标u表示上桥臂，l表示下桥臂，下标cm和dm分别表示共模和差模；
14、交流侧电流为差模分量如下式所示：
15、igach＝ilh-iuh (2)
16、其中，下标中的h表示a、b、c三相桥臂中的任意一相，ilh和iuh分别为h相下桥臂电流和上桥臂电流；
17、直流侧电流和桥臂间环流共同构成共模电流icm；
18、使用平均值模型对mmc进行分析建模，三相桥臂满足：
19、
20、其中，uch(t)表示桥臂电容电压总和，mu,lh(t)为h相上下桥臂的调制函数，iu,lh(t)为h相上下桥臂电流，cu,lh表示桥臂等效电容；
21、将式(3)化简至差共模关系下，得：
22、
23、其中，uccmh为h相共模电压，ucdmh为h相差模电压，mcmh为h相共模调制，mdmh为h相差模调制；交流电流igach为h相上下桥臂电流的差模分量，内部环流icmh为h相上下桥臂电流的共模分量；
24、推导出换流器的单相电路方程：
25、
26、式中，s表示微分算子，igac为交流侧电流，ugac为交流侧电流压，ucdm为差模电压，mcm为共模调制，uccm为共模电压，l0为桥臂电感；mdm为差模调制，r0为桥臂电阻，zgac为交流阻抗，ugdc为直流侧电压，zgdc为直流侧阻抗，icm0为环流零序分量，n为mmc中子模块的数量。
27、更进一步的，所述步骤2中，对mmc电流的差共模表达式进行修改，具体为：
28、步骤2.1：推导三相下mmc的基础模型公式
29、推导出三相下交流电流表达式：
30、
31、其中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于复矢量及HSS的MMC交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于复矢量及HSS的MMC交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤1中，引入差共模的概念，差共模变量与上下桥臂间的关系均满足下式：
3.根据权利要求2所述的基于复矢量及HSS的MMC交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤2中，对MMC电流的差共模表达式进行修改，具体为：
4.根据权利要求1所述的基于复矢量及HSS的MMC交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤4中，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于复矢量及hss的mmc交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于复矢量及hss的mmc交直流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤1中，引入差共模的概念，差共模变量与上下桥臂间的关系均满足下式：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶军，王立强，原帅，阿敏夫，王琪，钟鸣，孟庆天，刘石川，杨在欣，慕腾，
申请(专利权)人：内蒙古电力集团有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司，
类型：发明
国别省市：
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