【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性直流输电，特别是一种海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法。
技术介绍
1、近年来，我国正逐步构建高比例新能源、高比例电力电子设备的新型电力系统。随着在新型电力系统中电力电子变流器占比的不断增加，传统电网特性正在发生转变。在高比例电力电子设备的电力系统中，电压源型变流器的占比正快速攀升，并在实际工程中得到了充分认可。尤其是，基于电压源型变流器的柔性直流输电技术具有响应速度快、控制灵活、输出谐波少、适合向无源系统供电等优势，已经得到了广泛的应用。我国柔性直流输电技术发展极其迅速，并取得了多项成功案例。电压源型变流器的控制模式可以分为跟网型和构网型。目前的电压源型变流器一般采用跟网型控制，跟网型变流器利用锁相环跟踪交流电网电压来提供输出电压的相位角，实现与电网的同步。电力电子设备的大量接入会导致电网强度大幅度降低，而电网强度对锁相环的控制性能有着重要影响。特别是系统短路比常被用来描述电网的强度。在弱电网下锁相环与电流控制会出现严重的耦合现象，对电流控制的稳定裕度造成较大影响，一个小的扰动就会引起电网频率的较大波动和偏差。为了改善跟网型变流器的频率响应，学者们提出了基于pll的下垂控制和基于pll的虚拟同步发电机控制等改进的跟网型控制方法。但是，在弱电网下这些方法依旧会降低变流器的稳定性，引起频率振荡等问题。
2、针对跟网型变流器存在的问题，能够在弱电网下为提供系统可靠频率支撑能力的构网型变流器被提出。构网型变流器最初被设计为定电压/频率(vf)控制，它作为一个理想的电压源，能够形成稳定的交
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，提升换流站主动参与电网调控、适应电网复杂工况的能力，提高柔性直流输电系统的滤波和频率支撑能力，从而提高电网稳定性。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1，海上风电场小扰动稳定性建模，包括对风电场控制系统和集电线路建模；
4、步骤2，构网型vsc-hvdc系统小扰动稳定性建模，包括对整流站控制系统和集电线路建模；
5、步骤3，基于步骤1和步骤2的模型进行全系统小扰动稳定性分析，根据控制参数变化对根轨迹的影响判断系统小扰动稳定性。
6、进一步地，步骤1所述海上风电场小扰动稳定性建模，具体包括：
7、步骤1-1，风电场集电线路小扰动稳定性建模，包括集电线路及其滤波环节建模；
8、(1)建立风电场集电线路模型，数学模型如下：
9、
10、式中，ild和ilq分别是滤波线路的d、q轴电流，vld和vlq分别是滤波线路的d、q轴电压；iod和ioq是变流器出口处的d、q轴电流，vod和voq分别是变流器出口处的d、q轴电压；isd和isq分别是集电线路的d、q轴电流，vsd和vsq分别是集电线路的d、q轴电压；lt是并网逆变器出口侧的滤波电感，rs、ls和cf分别是风电场并网线路的电阻、电感和电容；t为时间；ω是角速度；
11、(2)风电场集电线路滤波环节
12、风电场控制系统包含六个一阶滤波环节，具体表现如下：
13、
14、式中，ildm和ilqm分别是滤波线路的d、q轴延时电流，vodm和voqm分别是变流器出口处的d、q轴延时电压，isdm和ilqm分别是集电线路的d、q轴延时电流，tmid和tmud是延时系数；
15、步骤1-2，进行风电场直流线路小扰动稳定性建模，数学模型如下：
16、
17、式中，cdc是swf风电场直流侧的电容，vdc是风电场直流电压，idc是风电场直流电流，p是直流线路输出的有功功率；
18、步骤1-3，建立风电场并网逆变器控制系统模型，数学模型如下：
19、
20、式中，e1至e5均是线性化的中间状态变量，vdcref为直流电压的参考值，q为无功功率，qref为无功功率的参考值，vref为功率环电压的参考值，vm为相电压，vn为额定电压，kivar为功率环积分系数，kpvdc和kivdc分别为并网逆变器d轴外环的比例系数和积分系数，kiv为并网逆变器q轴外环的积分系数，iidref和ilqref分别为并网逆变器出口d轴和q轴电流的参考值，iodm和ioqm分别为滤波电路的d轴和q轴电流的参考值。
21、进一步地，步骤2所述构网型vsc-hvdc系统小扰动稳定性建模，包括：分别对vsc-hvdc送端交流系统和整流站控制模型进行建模，具体包括：
22、步骤2-1，vsc-hvdc系统送端交流系统的小扰动稳定性建模，包括交流线路及其滤波环节建模；
23、(1)vsc-hvdc系统交流线路模型
24、风电场的有功功率在接入电网之前，需要经过高频谐波滤波电路滤波，随后通过交流线路到达pcc点，数学模型如下：
25、
26、式中，ild1和ilq1分别是送端交流系统滤波线路的d、q轴电流，vld1和vlq1分别是送端交流系统滤波线路的d、q轴电压；vod1和voq1分别是送端交流系统变流器出口处的d、q轴电压；isd1和isq1分别是送端交流系统集电线路的d、q轴电流；lt1是送端交流系统变流器出口侧的滤波电感，cf1是风电场并网线路的电容；
27、(2)vsc-hvdc系统交流线路滤波环节模型
28、在vsc控制系统中包含四个一阶滤波环节，数学模型如下：
29、
30、式中，ild1m和ilq1m分别是送端交流系统滤波线路的d、q轴延时电流，vod1m和voq1m分别是送端交流系统变流器出口处的d、q轴延时电压，isd1m和ilq1m分别是送端交流系统集电线路的d、q轴延时电流；tmid和tmud是延时系数；
31、步骤2-2，整流站控制系统建模，包括虚拟同步机功率环控制和电压电流双环控制；
32、(1)虚拟同步机功率环控制
33、虚拟同步机控制即vsg控制技术，通过模拟同步发电机转子的运动方程，实现同步发电机的一次调频和电压励磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，步骤1所述海上风电场小扰动稳定性建模，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，步骤2所述构网型VSC-HVDC系统小扰动稳定性建模，包括：分别对VSC-HVDC送端交流系统和整流站控制模型进行建模，具体包括：
4.根据权利要求3所述的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，步骤3具体包括：
5.根据权利要求4所述的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，步骤3-3具体包括：
6.根据权利要求4所述的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析方法，其特征在于，步骤3还包括：
7.基于权利要求1至6任意一项所述方法的海上风电场经构网型柔直送出系统的小扰动稳定性分析系统，其特征在于，所述系统包括：
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