【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海上风电mmc建模领域，尤其涉及一种海上升压变换器状态空间模型的建立方法及装置。
技术介绍
1、海上风电mmc-hvdc并网系统各装备精细化阻抗建模过程尤为重要。mmc复杂的拓扑结构和控制系统为模型的建立带来了巨大的挑战。相比于传统的两电平变流器，mmc复杂的内部动态特性也对mmc的阻抗建模提出了更高的要求。
2、由于传统的基于谐波线性化的阻抗建模方法难以反应出mmc内部动态的多谐波耦合特性，限制了其在mmc装备上的应用。最新研究大多采用多谐波线性化对mmc进行阻抗建模，但多谐波线性化存在坐标转换复杂、工作量大等缺点。
技术实现思路
1、针对上述问题，提出了一种海上升压变换器状态空间模型的建立方法及装置，解决现有建模的坐标转换复杂、工作量大等缺点。
2、本申请第一方面提出一种海上风电mmc的谐波状态空间模型建立方法，包括：
3、获取海上风电mmc原始模型，根据差共模变换方法将mmc交、直流动态分离；
4、采用ltp建模方法对差共模变换后的所述mmc原始模型在其稳态时变周期轨迹上进行线性化处理，生成mmc的小信号状态空间模型；
5、通过预设坐标变换矩阵将所述小信号状态空间模型转换为复矢量形式，并基于hss理论得到频域下的开环mmc-hss模型；
6、建立考虑控制系统的闭环mmc-hss模型。
7、可选的，所述获取海上风电mmc原始模型，包括：
8、在满足预设条件时，对mmc第k相
9、
10、式中，vsk与vdc分别为交流系统电压与直流系统电压，vno为mmc交流侧中性点n与直流侧中性点o的电压差，vno的表达式为：
11、
12、其中，所述预设条件为同桥臂所有子模块电容电压时刻保持相同且均压算法保证所有子模块电压波动一致且流系统电压保持恒定。
13、可选的，所述根据差共模变换方法将mmc交、直流动态分离，包括：
14、获得所述mmc原始模型中的差、共模分量，如公式(2)、(3)和(4)所示，表达式如下：
15、
16、
17、
18、式中，变量的下标c表示共模分量，下标d表示差模分量；
19、根据所述差、共模分量表示变换后的所述mmc原始模型，如公式(5)、(6)和(7)所示，表达式如下：
20、
21、
22、
23、根据基尔霍夫电压定理，mmc交流侧电压vsk差共模变换后的形式如公式(8)所示，表达式如下：
24、
25、可选的，所述采用ltp建模方法对差共模变换后的所述mmc原始模型在其稳态时变周期轨迹上进行线性化处理，生成mmc的小信号状态空间模型，包括：
26、
27、
28、
29、其中，选取的δx(t)状态变量与输入变量δu(t)的表达式为：
30、
31、式中，变量下标中的a、b和c表示对应电气量的三相分量。
32、可选的，所述通过预设坐标变换矩阵将所述小信号状态空间模型转换为复矢量形式，包括：
33、对于任意三相电气分量xabc，根据坐标变换理论，有如公式(13)所示的表达式：
34、
35、式中，为变量在(0，+∞)频率范围内的正序分量，为变量在(-∞∞，0)频率范围内的负序分量，为零序分量，tdq/+-0与tabc/dq为变换矩阵，其中，所述变换矩阵tabc/dq由clack变换和park变换相乘得到；
36、对于所述clack变换，其线性化方程为：
37、
38、对于所述park变换，其线性化方程为：
39、
40、根据所述变换矩阵tabc/dq得到预设变换矩阵(14)，通过所述预设变换矩阵(14)将公式(11)所示的所述小信号状态空间模型转换为复矢量形式(15)，其中，公式(14)和(15)的表达式如下：
41、t＝diag[t2t1t2t1 t2t1 t2t1] (14)
42、
43、式中，的表达式为：
44、
45、可选的，所述基于hss理论得到频域下的开环mmc-hss模型，包括：
46、将转换为后的所述小信号状态空间模型的mmc电气分量展开成多频率分量叠加的形式；
47、通过谐波平衡原理展开后的所述小信号状态空间模型转换为频域上的mmc-hss模型，所述mmc-hss模型的表达式为：
48、
49、可选的，所述建立考虑控制系统的闭环mmc-hss模型，包括：
50、分别获得交流电压控制器、基频电流控制器与环流控制器的控制器模型，根据所述控制器模型与控制逻辑得到所述交流电压控制器、基频电流控制器与环流控制器的调制函数；
51、将所述交流电压控制器、基频电流控制器与环流控制器的调制函数带入所述开环mmc-hss模型，得到对应控制系统的所述闭环mmc-hss模型。
52、可选的，所述交流电压控制器包括正序基频同步旋转坐标系下直轴-交轴dq电压比例积分pi控制器，所述交流电压控制器的控制器模型为：
53、
54、所述基频电流控制器包括正序基频同步旋转坐标系下dq电流pi控制器、dq电流交叉解耦控制器以及电压前馈控制器，所述基频电流控制器的控制器模型为：
55、
56、所述环流控制器包括负序二倍频环流控制器和零序环流控制器，所述负序二倍频环流控制器包括负序二倍频旋转坐标系下dq电流pi控制器以及dq电流交叉解耦控制器，所述负序二倍频环流控制器的控制器模型为：
57、
58、式中，kcp与kci分别为所述环流控制器的比例和积分系数；
59、所述零序环流控制器的控制性模型为：
60、δvc0(s)＝fc0(s)ic0
61、其中，fc0(s)为阻尼控制器的传递函数。
62、可选的，所述根据所述控制器模型与控制逻辑得到所述交流电压控制器、基频电流控制器与环流控制器的调制函数，包括：
63、对于所述基频电流控制器，调制函数的表达式为：
64、
65、对于所述环流控制器，调制函数的表达式为：
66、
67、本申请第二方面提出海上升压变换器状态空间模型的建立装置，包括：
68、差共模变换模块，用于获取海上风电mmc原始模型，根据差共模变换方法将mmc交、直流动态分离；
69、ltp建模模块，用于采用ltp建模方法对差共模变换后的所述mmc原始模型在其稳态时变周期轨迹上进行线性化处理，生成mmc的小信号状态空间模型；
70、坐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海上升压变换器状态空间模型的建立方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取海上风电MMC原始模型，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据差共模变换方法将MMC交、直流动态分离，包括：
4.根据权利要求所述3的方法，其特征在于，所述采用LTP建模方法对差共模变换后的所述MMC原始模型在其稳态时变周期轨迹上进行线性化处理，生成MMC的小信号状态空间模型，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过预设坐标变换矩阵将所述小信号状态空间模型转换为复矢量形式，包括：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于HSS理论得到频域下的开环MMC-HSS模型，包括：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立考虑控制系统的闭环MMC-HSS模型，包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述交流电压控制器包括正序基频同步旋转坐标系下直轴-交轴dq电压比例积分PI控制器，所述交流电压控制器的控制器模型为：
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