【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电力系统，尤其涉及一种构网型变流器的建模方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、构网型（grid-forming, gfm）控制具备提高基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统（modular-multilevel-converter-based high voltage dc, mmc-hvdc）稳定性和动态响应能力的潜力，是未来大规模柔性直流输电系统技术发展方向之一。为研究基于gfm的mmc-hvdc系统运行控制特性与交流系统稳定性，需要对整个柔性直流输电系统开展精确且快速的仿真建模研究。
2、目前，使用传统电磁暂态仿真建模方法，虽然能够保证gfm的运行控制与动态响应特性，但在面对大规模mmc-hvdc系统时，仿真时间需求过长，对仿真平台性能要求也较高。另一方面，对于电压稳定性和相关问题的分析，采用机电暂态仿真分析十分必要。然而，传统机电暂态方法的仿真步长通常设置较大，无法充分反映gfm的动态响应能力和暂态控制特征。因此，开发一种用于大规模gfm mmc-hvdc系统的机电暂态简化建模与快速仿真方法，同时具备准确捕捉gfm的运行控制特征与动态响应特性十分必要。
技术实现思路
1、本申请提供了一种构网型变流器的建模方法、系统、设备及介质，用于解决传统电磁暂态仿真方法在大规模mmc-hvdc系统中仿真时间过长、对仿真平台性能要求较高，以及机电暂态仿真无法充分反映gfm动态响应能力和控制特征的问题。
2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种构网型变流器
3、s1、构建gfm mmc-hvdc系统，包括：第一交流电源和第二交流电源；所述第一交流电源和所述第二交流电源通过第一hb-mmc、第二hb-mmc以及直流线路完成互联；
4、s2、对于由所述第一hb-mmc和所述第二hb-mmc构成的换流站的建模，首先根据预设的hb-mmc的上、下桥臂的实时电容及hb-mmc单相d-q轴简化模型推导出hb-mmc的关于等效电抗、等效电阻和等效电容的数学模型，并结合交直流侧等效电阻与等效电抗的折算关系，推导出hb-mmc注入电网的有功和无功功率，从而得到hb-mmc的相量模型；
5、s3、对于所述gfm mmc-hvdc系统的控制器的建模，将所述控制器建模分为构网侧控制器和定电压控制器建模；
6、s4、对于所述构网侧控制器的建模，首先设定内电动势相角的表达式及其与同步旋转坐标系相角差表达式，接着，将所述构网侧控制器分为电压控制环节和有功-频率控制环节，结合电压控制环节和有功-频率控制环节对应控制器的动态模型，将所述数学模型转化为代数方程；
7、s5、对于定电压控制器的建模，首先基于双环控制结构推导出定电压控制器的动态方程，结合所述定电压控制器的动态方程推导出直流电流控制器动态方程，接着设派克变换后电网q轴电压vq2始终保持为0，推导出换流站注入交流电网的功率和换流站侧的交流电流，最后结合所述数学模型和所述折算关系推导出所述定电压控制器的等效电容电压动态和直流电流动态表达式；
8、s6、对于直流线路的建模，首先将直流线路模型简化为电抗和电阻串联结构，推导出直流线路上的电流动态表达式，接着应用电路定律，得到换流站流出的直流电流和直流线路电流的对应关系表达式，最后结合所述代数方程，求解得到定电压控制器与换流站直流电压方程，从而结合步骤s2至步骤s6，完成所述gfm mmc-hvdc系统的机电暂态建模。
9、可选地，所述数学模型包括：
10、
11、式中，为hb-mmc六个桥臂上电容电压之和的平均值，vd、vq分别为电网电压的d、q轴分量，、、为hb-mmc的直流侧等效电抗、等效电阻和等效电容，、为hb-mmc的交流侧等效电抗和等效电阻，ma、mb和mc均为hb-mmc的上桥臂和下桥臂实时接入的电容比之差的一半，md、mq分别为ma、mb和mc的d、q轴分量，ωs为进行派克变换所用坐标系的旋转频率，为hb-mmc的等效电容上的电压，为hb-mmc直流端口的电压，为hb-mmc直流侧电流，为hb-mmc交流侧电流的d轴分量，为hb-mmc交流侧电流的q轴分量。
12、可选地，所述折算关系包括：
13、
14、式中，rarm、larm、rf、lf分别为桥臂电阻、桥臂电容、滤波电阻和变压器的短路电阻之和以及滤波电感和变压器的漏感之和，n为每个桥臂子模块的数目。
15、可选地，所述hb-mmc注入电网的有功和无功功率的表达式包括：
16、
17、式中，pinj和qinj分别为hb-mmc注入电网的有功和无功功率。
18、可选地，所述代数方程的表达式包括：
19、
20、式中，，为构网侧的派克变换使用的角度。
21、可选地，所述定电压控制器的等效电容电压动态和直流电流动态表达式分别为：
22、
23、式中，为所述定电压控制器等效电容电压，idc2为所述定电压控制器直流电流。
24、可选地，所述定电压控制器与换流站直流电压方程包括：
25、
26、式中，、分别为直流线路的电阻和电抗，为从构网侧到跟网侧的直流电流。
27、本申请第二方面提供一种构网型变流器的建模系统，所述系统包括：
28、构建单元，用于构建gfm mmc-hvdc系统，包括：第一交流电源和第二交流电源；所述第一交流电源和所述第二交流电源通过第一hb-mmc、第二hb-mmc以及直流线路完成互联；
29、第一建模单元，用于对于由所述第一hb-mmc和所述第二hb-mmc构成的换流站的建模，首先根据预设的hb-mmc的上、下桥臂的实时电容及hb-mmc单相d-q轴简化模型推导出hb-mmc的关于等效电抗、等效电阻和等效电容的数学模型，并结合交直流侧等效电阻与等效电抗的折算关系，推导出hb-mmc注入电网的有功和无功功率，从而得到hb-mmc的相量模型；
30、划分单元，用于对于所述gfm mmc-hvdc系统的控制器的建模，将所述控制器建模分为构网侧控制器和定电压控制器建模；
31、第二建模单元，用于对于所述构网侧控制器的建模，首先设定内电动势相角的表达式及其与同步旋转坐标系相角差表达式，接着将所述构网型控制器分为电压控制环节和有功-频率控制环节，结合电压控制环节和有功-频率控制环节对应控制器的动态模型，将所述数学模型转化为代数方程；
32、第三建模单元，用于对于定电压控制器的建模，首先基于双环控制结构推导出定电压控制器的动态方程，结合所述定电压控制器的动态方程推导出直流电流控制器动态方程，接着设派克变换后电网q轴电压vq2始终保持为0，推导出换流站注入交流电网的功率和换流站侧的交流电流，最后结合所述数学模型和所述折算关系推导出所述定电压控制器的等效电容电压动态和直流电流动态本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构网型变流器的建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述数学模型包括：
3.根据权利要求2所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述折算关系包括：
4.根据权利要求3所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述HB-MMC注入电网的有功和无功功率的表达式包括：
5.根据权利要求4所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述代数方程的表达式包括：
6.根据权利要求5所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述定电压控制器的等效电容电压动态和直流电流动态表达式分别为：
7.根据权利要求1所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述定电压控制器与换流站直流电压方程包括：
8.一种构网型变流器的建模系统，其特征在于，包括：
9.一种构网型变流器的建模设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
10.一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用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-
...【技术特征摘要】
1.一种构网型变流器的建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述数学模型包括：
3.根据权利要求2所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述折算关系包括：
4.根据权利要求3所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述hb-mmc注入电网的有功和无功功率的表达式包括：
5.根据权利要求4所述的构网型变流器的建模方法，其特征在于，所述代数方程的表达式包括：
6.根据权利要求5所述的构网型变流器的建...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶宏，周保荣，陈雁，郭知非，姜阳，袁志昌，郭佩乾，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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