差異化步長下模塊化多電平換流器的仿真技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今世界，電力系統(tǒng)的容量隨著用電負(fù)荷量不斷增加，負(fù)荷性質(zhì)和類型復(fù)雜，其暫態(tài)過程非常迅速，電力行業(yè)的發(fā)展深深牽動(dòng)著國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)。由于電力負(fù)荷的復(fù)雜性、氣候的變化、自然災(zāi)害的突發(fā)性，電力系統(tǒng)在各個(gè)時(shí)間斷面下的狀態(tài)基本不同，采用傳統(tǒng)的物理仿真分析已經(jīng)受到了很大的限制，對(duì)研究整個(gè)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性電力系統(tǒng)數(shù)字仿真也就愈發(fā)重要，并因此而成為電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃和設(shè)計(jì)的不可忽視的手段。模塊化多電平換流器(modular multilevel conv

2、erter，MMC)以其優(yōu)良的特性，近些年迅速發(fā)展為柔性直流輸電的主要支撐力量，那么針對(duì)MMC的仿真技術(shù)研究就顯得尤為重要。
　　本文針對(duì)差異化步長下MMC-HVDC的仿真適應(yīng)性進(jìn)行了研究。從電磁暫態(tài)仿真分析原理出發(fā)，介紹了基于節(jié)點(diǎn)分析法和狀態(tài)方程法的兩類電磁暫態(tài)仿真方法，再結(jié)合MMC本身的結(jié)構(gòu)特性，尤其是針對(duì)同步長下電磁暫態(tài)仿真的缺陷，提出了差異化步長仿真MMC-HVDC的必要性和合理性，后文的研究將依據(jù)該理論逐步展開。

3、　　為了兼顧MMC-HVDC系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真的精確性與耗時(shí)少的特點(diǎn)，在PSCAD/EMTDC平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了一種混合步長仿真算法。該算法在MMC詳細(xì)等效模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)混合仿真的接口原理，建立了交流系統(tǒng)與MMC之間的接口模型，使得交流系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在大步長下仿真，同時(shí)MMC則在小步長下進(jìn)行精確地仿真。在PSCAD/EMTDC平臺(tái)下搭建單端MMC-HVDC系統(tǒng)，通過與相同步長的MMC-HVDC仿真系統(tǒng)對(duì)比，驗(yàn)證了提出的混合步長仿真算法在仿真

4、精度以及仿真速度方面的優(yōu)越性。
　　針對(duì)隱式梯形法的計(jì)算誤差問題，對(duì)基于戴維南等效原理的MMC橋臂電磁暫態(tài)仿真詳細(xì)模型的數(shù)學(xué)原理進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時(shí)，由于電容電流會(huì)發(fā)生突變，而采用隱式梯形法計(jì)算時(shí)會(huì)引入計(jì)算誤差，PSCAD的仿真計(jì)算結(jié)果佐證了這一發(fā)現(xiàn)。為此，提出了一種消除采用隱式梯形法的MMC橋臂詳細(xì)等效模型計(jì)算誤差的方法，在PSCAD/EMTDC下對(duì)比分析了誤差消除前后電容電壓在開關(guān)變化時(shí)刻的仿真結(jié)果，通過搭建MMC-H