柔性直流輸電數(shù)字物理混合仿真功率接口及其算法研究.pdf

1、基于模塊化多電平換流器的高壓直流輸電技術(shù)(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、孤島供電和區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)等領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，是未來柔性直流輸電領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。由于MMC中含有大規(guī)模的電力電子器件，致使其動(dòng)態(tài)行為復(fù)雜，傳統(tǒng)的數(shù)字仿真方法難以滿足MMC及其控制系統(tǒng)特性分析的需求；而動(dòng)態(tài)物理模擬難以實(shí)現(xiàn)交直流混合系統(tǒng)

2、的全規(guī)模等效模擬；因此，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)字仿真與動(dòng)態(tài)物理模擬仿真的優(yōu)點(diǎn)，建立數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)含MMC-HVDC交直流混合系統(tǒng)精確建模分析和工程設(shè)計(jì)驗(yàn)證的可行方法。
　　功率接口算法是實(shí)現(xiàn)數(shù)字物理混合仿真的關(guān)鍵技術(shù)，是保證其閉環(huán)穩(wěn)定性和仿真精確性的有效手段。本文結(jié)合國家電網(wǎng)公司重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目對(duì)MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真功率接口及其算法進(jìn)行了相關(guān)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，提出了一種適用于MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真的改進(jìn)阻尼

3、阻抗接口算法。研究分析了MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其建模等效原則，并揭示了功率接口所引起的混合仿真系統(tǒng)穩(wěn)定性和精確性問題；對(duì)比分析了各類接口算法的特性及其適用領(lǐng)域，并通過仿真驗(yàn)證了阻尼阻抗法在穩(wěn)定性和精確性方面的優(yōu)勢，采用該方法進(jìn)行MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)功率接口算法的設(shè)計(jì)；建立MMC解鎖和閉鎖運(yùn)行狀態(tài)下的戴維南精確等效模型，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以提高物理側(cè)等效阻抗的計(jì)算效率，在此基礎(chǔ)上，提出阻尼阻抗接口算

4、法的阻抗實(shí)時(shí)匹配方法；針對(duì)接口延時(shí)所引起的精確性問題，提出了基于 dq坐標(biāo)變換重構(gòu)電壓信號(hào)的延時(shí)補(bǔ)償控制方法，提高了混合仿真系統(tǒng)的仿真精度；在 PSCAD/EMTDC中建立基于改進(jìn)阻尼阻抗接口算法的雙端MMC-HVDC數(shù)字仿真系統(tǒng)，對(duì)不同運(yùn)行工況下改進(jìn)阻尼阻抗法與理想變壓器模型法的仿真特性進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明，改進(jìn)阻尼阻抗接口算法可以保證混合仿真系統(tǒng)在不同擾動(dòng)下穩(wěn)定運(yùn)行，且仿真精度較高，具有優(yōu)越的穩(wěn)定性和精確性性能。最后，通過MMC