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(modular multilevel converter based high voltage direct current, MMC-HVDC)在可再生能源發(fā)電并網、孤島供電和區(qū)域電網互聯(lián)等領域具有顯著優(yōu)勢，是未來柔性直流輸電領域的發(fā)展趨勢。由于MMC中含有大規(guī)模的電力電子器件，致使其動態(tài)行為復雜，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；而動態(tài)物理模擬難以實現(xiàn)交直流混合系統(tǒng)

2、的全規(guī)模等效模擬；因此，結合實時數(shù)字仿真與動態(tài)物理模擬仿真的優(yōu)點，建立數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)，是實現(xiàn)含MMC-HVDC交直流混合系統(tǒng)精確建模分析和工程設計驗證的可行方法。
　　功率接口算法是實現(xiàn)數(shù)字物理混合仿真的關鍵技術，是保證其閉環(huán)穩(wěn)定性和仿真精確性的有效手段。本文結合國家電網公司重點研發(fā)計劃項目對MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真功率接口及其算法進行了相關的理論和實驗研究，提出了一種適用于MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真的改進阻尼

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)的整體結構及其建模等效原則，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；對比分析了各類接口算法的特性及其適用領域，并通過仿真驗證了阻尼阻抗法在穩(wěn)定性和精確性方面的優(yōu)勢，采用該方法進行MMC-HVDC數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)功率接口算法的設計；建立MMC解鎖和閉鎖運行狀態(tài)下的戴維南精確等效模型，并對其進行優(yōu)化，以提高物理側等效阻抗的計算效率，在此基礎上，提出阻尼阻抗接口算

4、法的阻抗實時匹配方法；針對接口延時所引起的精確性問題，提出了基于 dq坐標變換重構電壓信號的延時補償控制方法，提高了混合仿真系統(tǒng)的仿真精度；在 PSCAD/EMTDC中建立基于改進阻尼阻抗接口算法的雙端MMC-HVDC數(shù)字仿真系統(tǒng)，對不同運行工況下改進阻尼阻抗法與理想變壓器模型法的仿真特性進行了對比分析，結果表明，改進阻尼阻抗接口算法可以保證混合仿真系統(tǒng)在不同擾動下穩(wěn)定運行，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