本發(fā)明涉及電氣工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于VSC-MTDC(VoltageSourcedConvertersMulti-terminalDirectCurrent，電壓源型變流器的多端直流輸電)系統(tǒng)的平均值建模與控制方法。
背景技術(shù)：
：相對(duì)于傳統(tǒng)電流源型變流器輸電技術(shù)，基于電壓源型變流器直流輸電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立控制有功功率和無功功率，可以應(yīng)用在連接分散的小型發(fā)電廠以及非同步運(yùn)行系統(tǒng)、構(gòu)筑城市直流輸配電網(wǎng)以及給偏遠(yuǎn)地區(qū)及孤島提供經(jīng)濟(jì)電能等多種場(chǎng)合。同時(shí)，現(xiàn)代VSC-HVDC(VoltageSourcedConverters-HighVoltageDirectCurrent，電壓源型變流器的直流輸電)系統(tǒng)具有集成化和模塊化設(shè)計(jì)，易于現(xiàn)場(chǎng)安裝和調(diào)試，易于擴(kuò)展和實(shí)現(xiàn)多端直流輸電等獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。因此基于VSC(VoltageSourcedConverters，電壓源型變流器)技術(shù)的高壓直流輸電以其諸多優(yōu)勢(shì)成為未來電力系統(tǒng)中一個(gè)不可缺少或重要組成部分，可以預(yù)見該技術(shù)將是未來直流輸電的主要發(fā)展方向。在雙端高壓直流輸電的基礎(chǔ)上，多端直流輸電技術(shù)得以發(fā)展并逐步完善。與雙端高壓直流系統(tǒng)相比，多端直流輸電系統(tǒng)除了需要考慮各個(gè)換流站自身的控制之外，還要考慮各個(gè)換流站之間的協(xié)調(diào)控制。脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)、空間矢量調(diào)制技術(shù)(SVPWM)極大加快了VSC-HVDC的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，但同時(shí)也增加了計(jì)算量。電力系統(tǒng)中，研究系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的常用方法即是進(jìn)行電磁暫態(tài)仿真，VSC詳細(xì)模型包括IGBT開關(guān)閥值的建模和在實(shí)際仿真系統(tǒng)中采取小積分步長(zhǎng)以準(zhǔn)確表示出每一次開關(guān)事件無疑會(huì)極大增加系統(tǒng)數(shù)學(xué)計(jì)算量。在多端直流輸電系統(tǒng)中，若每一端均采用VSC詳細(xì)模型，仿真速度將會(huì)變得很緩慢。因此，建立能夠提供與詳細(xì)模型相似甚至一致的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的高效仿真模型非常有必要。電力變換器的平均值模型在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的成功應(yīng)用，極大加快了風(fēng)機(jī)仿真速度。然而在高壓直流輸電技術(shù)中，變流器的平均值模型卻并不常見，對(duì)于采用變流器平均值模型應(yīng)用在多端直流輸電系統(tǒng)更是鮮有文章提及。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的平均值建模與控制方法。根據(jù)本發(fā)明提供的適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的平均值建模與控制方法，包括如下步驟：步驟1：基于d、q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)構(gòu)建VSC的數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合VSC-MTDC輸電系統(tǒng)，計(jì)算變流器交流側(cè)的有功功率、無功功率；步驟2：將變流器交流側(cè)的有功功率、無功功率作為參考值，構(gòu)建VSC-MTDC控制器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)換流站的協(xié)同控制；步驟3：簡(jiǎn)化VSC-MTDC的控制過程，建立VSC-MTDC平均值模型。優(yōu)選地，所述步驟1包括：步驟1.1：建立VSC的數(shù)學(xué)模型，模型的表達(dá)式如下：ddtidiqi0=MUd2Lcosδsinδ0-RLidiqi0-1Ledeqe0-0-ω0ω00000idiqi0]]>式中：R表示線路電阻，L表示線路電抗，ed表示網(wǎng)側(cè)d軸的電源電壓，eq表示網(wǎng)側(cè)q軸的電源電壓，id表示d軸電流分量，iq表示q軸電流分量，Ud表示d軸的直流電壓分量，M表示PWM調(diào)制比，δ表示觸發(fā)角度，ω表示角頻率，e0表示網(wǎng)側(cè)0軸的電源電壓，i0表示iq表示0軸電流分量；步驟1.2：在VSC-MTDC輸電系統(tǒng)中，令A(yù)相相電壓初始相位角度為0°，即ed＝|e|,eq＝0，根據(jù)瞬時(shí)功率理論，忽略換流電抗器和開關(guān)損耗，計(jì)算得到變流器交流側(cè)的有功功率、無功功率，計(jì)算公式如下：P=32(edid+R(id2+iq2))Q=32(eqid-ediq)=-32ediq]]>式中：P表示有功功率，Q表示無功功率。優(yōu)選地，所述步驟2包括：步驟2.1：構(gòu)建VSC-MTDC本地控制器，所述VSC-MTDC本地控制器采用內(nèi)環(huán)電流環(huán)和外環(huán)電壓環(huán)的雙閉環(huán)結(jié)構(gòu)；當(dāng)工作在交流電壓模式下時(shí)，外環(huán)電壓環(huán)能夠控制交流電壓幅值和交流電壓頻率；步驟2.2：構(gòu)建VSC-MTDC協(xié)調(diào)控制器，所述VSC-MTDC協(xié)調(diào)控制器采用直流電壓斜率控制器，即將直流電壓斜率控制器應(yīng)用在具有功率調(diào)節(jié)能力的換流站以協(xié)調(diào)各換流站功率分配，直流電壓與直流功率之間的斜率關(guān)系如下：Udc＝Udcref+K(P-Pref)式中：Udc表示直流電壓，Udcref為直流電壓參考值，P為有功功率，Pref為有功功率參考值，K為直流電壓控制斜率。優(yōu)選地，所述步驟3包括：步驟3.1：將VSC電路中的IGBT的用受控電壓源替代，并忽略變流器輸出電壓中的所有高次諧波，僅保留基波成分，簡(jiǎn)化VSC的數(shù)學(xué)模型，得到VSC三相交流輸出電壓Uao和Ubo的基波分量：Uao=12MEsin(ωst)=12MVdcsin(ωst)]]>Ubo=-12MEsin(ωst)=-12MVdcsin(ωst)]]>Uab＝Uao-Ubo＝MEsin(ωst)＝MVdcsin(ωst)其中：M＝Us/Uc式中：Us表示雙閉環(huán)控制器的輸出電壓，Uc表示載波電壓，ωs表示電壓頻率，Uao表示A相相電壓，Vdc表示直流電壓，也用E表示，t表示時(shí)間，Ubo表示B相相電壓，Uab表示AB相間電壓，E表示直流電壓；所述步驟3.2：建立VSC-MTDC平均值模型，模型的表達(dá)式如下：Pacj＝Uabj·Iaj-Ubcj·Icj＝PdcjIdcj＝(Uabj·Iaj-Ubcj·Icj)/UdcPdc總＝∑Udc·Idcj＝∑PacjUdc′=1C∫ΣIdcjdt]]>式中：Pacj表示第j個(gè)換流站的a、c相功率，Pdcj表示第j個(gè)換流站的直流功率，Idcj第j個(gè)換流站的直流電流，Uabj表示第j個(gè)換流站的a、b相之間的電壓，Iaj表示第j個(gè)換流站的a相電流，Icj表示第j個(gè)換流站的b相電流，Udc表示步驟2中的直流電壓，Pdc總表示所有換流器的總功率，C表示直流電容，U′dc表示通過VSC-MTDC平均值模型得到的直流電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：1、本發(fā)明忽略變流器輸出電壓的高次諧波，以受控電壓源替代VSC詳細(xì)模型，在正常運(yùn)行工況、交流故障以及直流故障工況下，VSC平均值模型與詳細(xì)模型的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)保持高度一致。2、本發(fā)明中的多端直流輸電系統(tǒng)的本地控制器及直流電壓斜率控制器無需改動(dòng)，將本地控制器輸出信號(hào)作為受控電壓源指令，無需進(jìn)行脈寬調(diào)制過程。3、本發(fā)明雖然僅以單點(diǎn)直流電壓控制的三端直流輸電系統(tǒng)為例，但在此基礎(chǔ)上可以將此平均值模型拓展應(yīng)用至多點(diǎn)直流電壓控制的多端直流輸電系統(tǒng)。4、本發(fā)明所提出的VSC平均值模型應(yīng)用在多端直流輸電系統(tǒng)，能夠極大加快仿真速度，提高仿真效率，減少數(shù)學(xué)計(jì)算量。附圖說明通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：圖1為三相vsc基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2為PWM控制原理示意圖。圖3為VSC詳細(xì)模型輸出電壓示意圖。圖4為VSC詳細(xì)模型本地控制器示意圖。圖5為直流電壓斜率控制器示意圖。圖6為VSC平均值模型示意圖。圖7為VSC平均值模型控制框圖。圖8為虛擬電流源控制框圖。圖9為正常工作狀態(tài)下的有功功率波形對(duì)比示意圖。圖10為正常工作狀態(tài)下的VSC1側(cè)直流電壓波形對(duì)比示意圖。圖11為正常工作狀態(tài)下的VSC1側(cè)交流電壓波形對(duì)比示意圖。圖12為正常工作狀態(tài)下的VSC1側(cè)A相交流電流波形對(duì)比示意圖。圖13為VSC1單相接地時(shí)的有功功率波形對(duì)比示意圖。圖14為VSC1單相接地時(shí)的VSC1側(cè)直流電壓波形對(duì)比示意圖。圖15為VSC1單相接地時(shí)的VSC1側(cè)交流電壓波形對(duì)比示意圖。圖16為VSC1單相接地時(shí)的VSC1側(cè)A相交流電流波形對(duì)比示意圖。圖17為VSC1發(fā)生直流故障時(shí)的有功功率波形對(duì)比示意圖。圖18為VSC1發(fā)生直流故障時(shí)的VSC1側(cè)直流電壓波形對(duì)比示意圖。圖19為VSC1發(fā)生直流故障時(shí)的VSC1側(cè)直流電流波形對(duì)比示意圖。圖20為VSC1發(fā)生直流故障時(shí)的VSC1側(cè)A相交流電流波形對(duì)比示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。根據(jù)本發(fā)明提供的適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的平均值建模與控制方法，包括以下步驟：步驟1：VSC數(shù)學(xué)建模，VSC基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含6個(gè)IGBT開關(guān)。其中，共有三個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂上、下各兩個(gè)IGBT開關(guān)。每個(gè)開關(guān)由一個(gè)IGBT和一個(gè)續(xù)流二極管構(gòu)成。變流器采用基本的PWM控制方式，在d、q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的數(shù)學(xué)模型為：ddtidiqi0=MUd2Lcosδsinδ0-RLidiqi0-1Ledeqe0-0-ω0ω00000idiqi0---(1)]]>式(1)中，R代表線路電阻，L代表線路電抗，e代表網(wǎng)側(cè)電源電壓，i代表電流，Ud代表d軸的直流電壓分量，M代表PWM調(diào)制比，δ代表觸發(fā)角度，ω代表角頻率。下標(biāo)d代表d軸分量，下標(biāo)q代表q軸分量。圖1中，Udc表示直流電壓，S1、S2、S3、S4、S5、S6分別表示6個(gè)IGBT的開關(guān)函數(shù)，a表示A相，b表示B相，c表示C相，ia表示A相電流，ib表示B相電流，ic表示C相電流，ea、eb、ec表示三相交流系統(tǒng)的各相電壓，N表示中性點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)三相對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，可得如下穩(wěn)態(tài)方程：Ud=ed+Rid-ωLiqUq=eq+Riq+ωLid---(2)]]>在VSC-MTDC輸電系統(tǒng)中，令A(yù)相相電壓初始相位角度為0°，即ed＝|e|,eq＝0，根據(jù)瞬時(shí)功率理論，若忽略換流電抗器和開關(guān)損耗，可計(jì)算得到變流器交流側(cè)的有功功率、無功功率：P=32(edid+R(id2+iq2))Q=32(eqid-ediq)=-32ediq---(3)]]>由上式可以看出，雖然有功功率P與iq有關(guān)，但可以通過無功功率Q先計(jì)算出iq，再帶入P中，這樣可認(rèn)為有功功率僅與id有關(guān)，所以上述模型時(shí)解耦的。同時(shí)，線路損耗遠(yuǎn)小于傳輸功率，因此系統(tǒng)可以近似看成線性的。這對(duì)控制器設(shè)計(jì)非常有利。在多端直流輸電系統(tǒng)中，要使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，必需保持直流系統(tǒng)的功率平衡，即每個(gè)變流器注入到直流網(wǎng)絡(luò)的功率需滿足：Σj=15Pj=0---(4)]]>其中，Pj(j＝1～5)代表5個(gè)VSC向直流網(wǎng)絡(luò)輸入的功率。步驟2：VSC調(diào)制方法及諧波分析，電壓源型換流站輸電技術(shù)與傳統(tǒng)直流輸電技術(shù)不同，VSC-HVDC采用電壓源型換流器和SPWM控制。其中SPWM控制技術(shù)的基本工作原理如圖2所示。由載波三角波與調(diào)制波正弦波相比較，從而產(chǎn)生所需的觸發(fā)脈沖，得到的脈沖便可觸發(fā)VSC上、下橋臂的全控型高頻器件IGBT的開通和關(guān)斷，以此實(shí)現(xiàn)變流器的換流。令調(diào)制比為M＝Us/Uc，載波比N＝ωc/ωs，m為相對(duì)載波的諧波次數(shù)，n為相對(duì)調(diào)制波的諧波次數(shù)，可得a,b兩點(diǎn)的相間電壓為：Uab=MEsin(ωst)+4EπΣm=2,4,...∞Σn=±1,±3,...±∞1mJn(mMπ2)sin[(mN+n)ωst]---(5)]]>其中，E代表直流電壓，基波幅值Uf＝ME，諧波幅值諧波頻率為(mN+n)ωs，(m＝2,4,…；n＝1,3,…)。式(5)同樣適用于b,c兩點(diǎn)，諧波的存在是造成電壓波形畸變的主要原因。圖3是VSC詳細(xì)模型的輸出電壓Vc與交流電源電壓Vs的對(duì)比，這里以a,b兩點(diǎn)的相間電壓為例。步驟3：VSC-MTDC控制器設(shè)計(jì)，包括本地控制器設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)。由于MTDC系統(tǒng)包含有多個(gè)換流站，各換流站間的控制作用會(huì)相互影響，因此各換流站控制器的協(xié)調(diào)控制十分重要。其中功率之間的協(xié)調(diào)配合是系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基本前提。為防止個(gè)別換流站出現(xiàn)擾動(dòng)或者退出運(yùn)行，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，各個(gè)換流站之間必須進(jìn)行功率協(xié)調(diào)。所以VSC-MTDC控制器設(shè)計(jì)包含本地控制器設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。根據(jù)本地控制方法的不同，VSC工作模式及工作特性可以分為以下3種：直流電壓控制模式、功率控制模式和交流電壓控制模式。若向無源網(wǎng)絡(luò)供電，只能采用交流電壓模式。本地控制器設(shè)計(jì)，根據(jù)VSC工作模式的不同，本地控制方法也分為三種，根據(jù)式(2)與式(3)，所設(shè)計(jì)的本地控制器總體結(jié)構(gòu)均為雙閉環(huán)控制。其中，直流電壓控制模式、功率控制模式控制器設(shè)計(jì)如圖4。在圖4中，P*、和Q*分別為給定有功功率、直流電壓和無功功率參考值，和分別為變流器輸出期望值，和分別為電流的d、q軸分量參考值，PI表示比例積分調(diào)節(jié)器，ω表示電網(wǎng)角頻率，LE表示線路電抗，和分別代表電網(wǎng)電壓d、q軸分量。工作在交流電壓模式下的變流器，其外環(huán)控制器控制交流電壓幅值和交流電壓頻率。其中，電壓頻率可通過虛擬三相鎖相環(huán)產(chǎn)生，虛擬三相鎖相環(huán)是通過給定參數(shù)來模擬實(shí)際鎖相環(huán)的輸出。協(xié)調(diào)控制器設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)控制器采用直流電壓斜率控制器，該控制器思路來源于交流系統(tǒng)中的一次調(diào)頻控制器。在交流系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)組的原動(dòng)機(jī)的靜態(tài)頻率特性可以近似采用直線代替以實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻。在VSC-MTDC輸電系統(tǒng)中，將直流電壓斜率控制器應(yīng)用在具有功率調(diào)節(jié)能力的換流站以協(xié)調(diào)各換流站功率分配，具有穩(wěn)定直流電壓，實(shí)現(xiàn)直流功率的快速分配，不需要進(jìn)行變流器工作模式的切換，換流站之間也無需通信等優(yōu)點(diǎn)。直流電壓斜率控制基本原理及控制結(jié)構(gòu)分別式(6)和圖5所示。直流電壓與直流功率之間的斜率關(guān)系為：Udc＝Udcref+K(P-Pref)(6)圖5中，P*、分別為給定有功功率、直流電壓參考值，K為直流電壓控制斜率。式(6)中，Udc表示直流電壓，Udcref為直流電壓參考值，P為有功功率，Pref為有功功率參考值，K為直流電壓控制斜率。由式(6)可知，直流電壓控制斜率K的大小與直流網(wǎng)絡(luò)中的不平衡有功功率的分配有著直接的關(guān)系。若每個(gè)具有功率調(diào)節(jié)的換流站采用相同的斜率，則不平衡功率平均分配。若K值不同，較大的斜率將承擔(dān)較小的不平衡功率，斜率越小，承擔(dān)越多的不平衡功率。步驟4：VSC-MTDC平均值建模，電壓源型變流器平均值模型在以下兩個(gè)方面作了簡(jiǎn)化。(1)：結(jié)構(gòu)上，將基于IGBT的詳細(xì)變流器模型用受控電壓源替代；(2)：原理上，忽略變流器輸出電壓中的所有高次諧波，僅僅保留基波成分，即式(5)的第一項(xiàng)。在詳細(xì)模型中，雙閉環(huán)控制器的輸出電壓信號(hào)是作為在PWM調(diào)制環(huán)節(jié)的調(diào)制波，通過與三角載波的比較而產(chǎn)生脈沖去控制IGBT的關(guān)斷，進(jìn)而得到VSC的輸出波形，但該波形包含大量諧波。在平均值模型中，將雙閉環(huán)控制器的輸出電壓信號(hào)Us作為受控電壓源Vab和Vbc的控制信號(hào)，直接替代VSC的輸出，而并非作為調(diào)制波，因而將PWM調(diào)制過程省去，減少了數(shù)學(xué)計(jì)算量；通過功率平衡方程，以虛擬受控電流源Idc作為表征交/直流接口關(guān)系，最終通過電容電壓積分關(guān)系反推得到直流電壓。根據(jù)圖1及PWM調(diào)制規(guī)律，可以得到VSC三相交流輸出電壓Uao和Ubo的基波分量：Uao=12MEsin(ωst)=12MVdcsin(ωst)---(7)]]>Ubo=-12MEsin(ωst)=-12MVdcsin(ωst)---(8)]]>Uab＝Uao-Ubo＝MEsin(ωst)＝MVdcsin(ωst)(9)由于M＝Us/Uc，此處的Us即為雙閉環(huán)控制器的輸出電壓，當(dāng)三角波幅值取為1時(shí)，可以得到如下表達(dá)式：Uab＝Us·Vdcsin(ωst)(10)可以看出，式(10)與式(5)一致。同理，上述推導(dǎo)也適用于相間電壓Ubc。由于多端直流輸電系統(tǒng)采用并聯(lián)模式，所以各個(gè)換流站共享直流電壓，即直流電壓相等，但直流電流有差異。同時(shí)，在各個(gè)換流站左右兩端功率相等，即交流側(cè)的有功功率與直流側(cè)的有功功率平衡，即式(11)。而且，系統(tǒng)總交流有功功率與總直流功率平衡，即表現(xiàn)為式(13)。式(12)中得到的各個(gè)換流站的直流電流值Idcj即可看成為虛擬受控電流源，承擔(dān)表征接口關(guān)系，但不必在模型中出現(xiàn)。以下各式中j＝1,2,3，代表3個(gè)不同的換流站。Pacj＝Uabj·Iaj-Ubcj·Icj＝Pdcj(11)Idcj＝(Uabj·Iaj-Ubcj·Icj)/Udc(12)Pdc總＝∑Udc·Idcj＝∑Pacj(13)Udc′=1C∫ΣIdcjdt---(14)]]>所構(gòu)建的VSC平均值模型框圖如圖6所示，其中電壓源控制信號(hào)為式(9)，電流源控制信號(hào)為式(12)，式(14)中，U′dc為新計(jì)算出的直流電壓，加上標(biāo)以便與原直流電壓區(qū)分。圖7，圖8為平均值模型及虛擬電流源的具體控制實(shí)現(xiàn)框圖，與式(7)～(14)一致。實(shí)施例：適用于VSC-MTDC系統(tǒng)的平均值建模與方法的應(yīng)用。利用仿真軟件MATLAB/Simulink搭建了3端直流輸電系統(tǒng)，其中VSC3連接風(fēng)電場(chǎng)，功率波動(dòng)比較頻繁，并進(jìn)行數(shù)字仿真研究，對(duì)比VSC詳細(xì)模型和平均值模型的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。仿真參數(shù)見表1、表2所列。討論了系統(tǒng)在以下幾種工況的響應(yīng)過程，即：(1)正常工作狀態(tài)，VSC3換流站側(cè)有功功率突變；(2)VSC1發(fā)生單相接地故障；(3)系統(tǒng)發(fā)生直流故障。表1仿真參數(shù)表2換流站初始工作狀態(tài)(1)正常工作狀態(tài)，VSC3換流站側(cè)有功功率突變；圖9～12所示為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，反映了VSC詳細(xì)模型和VSC平均值模型。由圖9～12可以看出，VSC3連接了風(fēng)電場(chǎng)，輸出功率具有較大的波動(dòng)性和隨機(jī)性；VSC2采用定有功功率控制模式，輸出功率保持恒定；VSC1采用直流電壓斜率控制，承擔(dān)了穩(wěn)定直流電壓和調(diào)節(jié)功率平衡的任務(wù)。盡管該多端直流輸電系統(tǒng)并無站間通訊系統(tǒng)，VSC1對(duì)系統(tǒng)中的功率變化依然能夠做出快速的反應(yīng)和調(diào)整，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。各圖中，可以看出，平均值模型與詳細(xì)模型各物理量幾乎完全一致。平均值模型忽略了高次諧波，進(jìn)而消除了功率紋波，輸出電壓波形質(zhì)量高，驗(yàn)證了平均值模型的準(zhǔn)確性。(2)VSC1交流側(cè)發(fā)生單相接地故障；該情況下為觀察VSC1功率變化，將VSC3功率控制在恒定的0.8pu.。在0.3s～0.5s時(shí)VSC1電網(wǎng)側(cè)發(fā)生單相接地故障，圖13～16是所討論情況下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)比了VSC詳細(xì)模型和VSC平均值模型。由圖13～16可以看出，當(dāng)VSC1出現(xiàn)短時(shí)接地故障時(shí)，功率控制模式的VSC2及VSC3仍繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。VSC1側(cè)直流電壓有所波動(dòng)，有功功率出現(xiàn)不穩(wěn)。在此工況下，平均值模型與詳細(xì)模型的仿真結(jié)果依舊高度吻合。(3)VSC1處發(fā)生正極對(duì)負(fù)極直流故障。當(dāng)VSC1發(fā)生正極對(duì)負(fù)極直流故障時(shí)，平均值模型中采用將直流電壓置為零來模擬直流故障工況。系統(tǒng)在0.5秒時(shí)發(fā)生直流故障，圖17～20討論情況下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，對(duì)比了VSC詳細(xì)模型和VSC平均值模型。由圖17～20可以看出，在VSC1發(fā)生直流故障時(shí)，平均值模型采用將直流電壓直接置為零的方法去模擬，系統(tǒng)響應(yīng)與詳細(xì)模型的系統(tǒng)響應(yīng)波形高度一致。仿真效率對(duì)比：以工況1為例，詳細(xì)模型與平均值模型仿真時(shí)長(zhǎng)均為1s時(shí)間，在MATLAB/Simulink平臺(tái)進(jìn)行仿真。仿真環(huán)境：Window8(64bit)，內(nèi)存4GB，處理器為IntelPentiumCPUG3240，計(jì)算機(jī)仿真采用變步長(zhǎng)，最大步長(zhǎng)取7.4us。詳細(xì)模型用時(shí)耗時(shí)約26.3385s，平均值模型耗時(shí)約為16.6362s，以此可以證明平均值模型的高效性。表3所示為以上所有工況的兩種模型所用的具體仿真時(shí)間對(duì)比。表3仿真效率對(duì)比以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。當(dāng)前第1頁1 2 3