适用于vsc-hvdc系统的建模方法及同步样机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电气工程领域，具体是一种适用于VSC-HVDC系统的建模方法及同步 样机。
【背景技术】
[0002] 近年来，海上风力发电及其输送是风电等新能源行业的热点。随着电力电子技术 的快速发展，电压源换流器型直流输电系统（VSC-HVDC)基于电压源换流器（VSC)和串联绝 缘栅双极晶体管（IGBT)也日臻成熟，成为海上风电电力输送的一种新型手段。目前，现有 技术仍采用传统模型，基于计算机仿真软件进行实时动态仿真或者研制1:10或1 ;1〇〇的 小型同步样机，研究海上风力发电VSC-HVDC系统。变流器技术已经相对成熟，在多数情况 下并不针对变流器控制方法进行研究，无需花费大量精力用于模型控制方面。工业应用中， VSC-HVDC全系统的核屯、是变流器，无论从体积还是经济方面，受控电源都要优于变流器。
[0003] 传统模型存在如下缺点：
[0004] 1、变流器控制策略多样化，PWM信号调制复杂；
[0005] 2、仿真模型中，整个系统模型搭建复杂，难度高；
[0006] 3、仿真计算工作量大，仿真速度慢；
[0007] 4、研制小型同步样机时，变流器体积较大，经济效益低。
【发明内容】
[000引针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于VSC-HVDC系统的建模 方法及同步样机。本发明的目的是在确保仿真精度的前提下，为了全面提升VSC-HVDC系 统的仿真速度，优化模型拓扑结构W及减少仿真中的数学计算量，W及简化研制同步样机 的难度，提出通过将基于IGBT变流器的详细模型简化成平均值模型后，再代入原系统模型 中，来简化VSC-HVDC系统模型。
[0009] 根据本发明提供的一种适用于VSC-HVDC系统的建模方法，包括如下步骤：
[0010] 步骤1 ;平均简化整流环节，整流环节经平均简化后的整流环节模型，具体为：
[0011] 整流环节模型的输入为变流器整流侧^相电压参考信号的标么值化vg_rotor_ conv，将其中的A、B两相和B、C两相标么值经过相减，得到两个线电压，然后再用获得的两 个线电压分别与直流电压Vd。相乘，然后将相乘获得的两个电压分别进行平均W得到平均 电压￥油_3￥肖和平均电压Vbc_avg ;最后将平均电压￥油_3￥肖和平均电压Vbc_avg经限幅 (+Vd。，-VJ后输出最终的电压值为：经限幅后输出的A、B两相电压的平均电压Vab_rc W 及经限幅后输出的B、C两相电压的平均电压Vbc_rc ;
[0012] 步骤2 ;平均简化逆变环节，逆变环节经平均简化后的逆变环节模型，具体为：
[0013] 逆变环节模型的输入为变流器逆变侧的S相交流电压标么值化vg_grid_conv，将 其中的A、B两相和B、C两相电压标么值经过相减，得到两个线电压，然后再用获得的两个线 电压与直流电压相乘，然后将相乘获得的两个电压分别进行平均W得到平均电压Vab_ avg和平均电压Vbc_avg，转换为变流器实际输出值，最后经限幅（+Vde，-Vj后输出最终的 电压值为：经限幅后输出的A、B两相电压的平均电压Vab_gc W及经限幅后输出的B、C两 相电压的平均电压Vbc_gc ;
[0014] 步骤3 ;平均简化直流传输环节，直流传输环节经平均简化后的直流传输环节模 型连接了变流器的整流侧与逆变侧，直流传输环节模型的输入为变流器整流侧和逆变侧的 S相电流，分别经过比例放大之后，通过W下两个基本功率公式与平均电压Vab_rc、平均电 压Vbc_rc、平均电压￥油_肖(3、平均电压Vbc_gc关联起来；
[00巧]Pae=Vab. la-Vbe. I。 (D
[0016] P化=Vdc*Idc 似
[0017] 其中，P。。表示输入的交流有功功率，V ab表示步骤1得到的平均电压￥油_1~0和步 骤2得到的平均电压￥油_3(3，I康示采集到的A相电流，V b。表示表示步骤1得到的平均电 压Vbc_rc和步骤2得到的平均电压Vbc_gc，I。表示采集到的C相电流，P d。表示直流有功 功率，Vd。表示直流电压，I d。表示直流电流，?表示相乘。
[001引优选地，步骤3 ;平均简化直流传输环节，直流传输环节经平均简化后的直流传输 环节模型，具体为；
[0019] 直流传输环节模型的一个输入为逆变侧S相交流电流标么值hbc_grW_conv_ pu，将其中的A相电流比例放大转化为实际值后与步骤2得到A、B两相电压的平均电压 ￥油_肖(3相乘之积减去其中的C相电流比例放大转化为实际值后与步骤2得到B、C两相电 压的平均电压Vbc_gc相乘之积，即得到逆变侧的交流有功功率P。。，将得到的逆变侧的交流 有功功率P。。除W直流电压V d。，则得到逆变侧对应的直流电流Idc_gc ;
[0020] 直流传输环节模型的另一个输入为整流侧S相交流电流标么值hbc_roto;r_pu， 将其中的A相电流比例放大转化为实际值后与步骤1得到A、B两相电压的平均电压Vab_ rc相乘之积减去其中的C相电流比例放大转化为实际值后与步骤1得到B、C两相的平均 电压Vbc_rc相乘之积，即得到整流侧的交流有功功率P。。，将得到的整流侧的交流有功功率 P J余W直流电压V d。，则得到整流侧对应的直流电流Idc_rc ;
[002U 将得到的直流电流Idc_gc与直流电流Idc_rc之差进行PI调节，即可得到直流电 压 Vdc。
[0022] 根据本发明提供的一种变流器，所述变流器的等效模型为或者包括上述的适用于 VSC-HVDC系统的建模方法所建立的模型。
[0023] 根据本发明提供的一种同步样机，包括如下装置：
[0024] 第一装置；用于平均简化整流环节；整流环节经平均简化后的整流环节模型，具 体为：
[0025] 整流环节模型的输入为变流器整流侧S相电压参考信号的标么值化vg_rotor_ conv，将其中的A、B两相和B、C两相标么值经过相减，得到两个线电压，然后再用获得的两 个线电压分别与直流电压相乘，然后将相乘获得的两个电压分别进行平均W得到平均 电压￥油_3￥肖和平均电压Vbc_avg ;最后将平均电压￥油_3￥肖和平均电压Vbc_avg经限幅 (+Vd。，-VJ后输出最终的电压值为：经限幅后输出的A、B两相电压的平均电压Vab_rc W 及经限幅后输出的B、C两相电压的平均电压Vbc_rc ;
[0026] 第二装置，用于平均简化逆变环节；逆变环节经平均简化后的逆变环节模型，具体 为：
[0027] 逆变环节模型的输入为变流器逆变侧的S相交流电压标么值化vg_grW_conv，将 其中的A、B两相和B、C两相电压标么值经过相减，得到两个线电压，然后再用获得的两个线 电压与直流电压相乘，然后将相乘获得的两个电压分别进行平均W得到平均电压Vab_ avg和平均电压Vbc_avg，转换为变流器实际输出值，最后经限幅（+Vde，-Vj后输出最终的 电压值为：经限幅后输出的A、B两相电压的平均电压Vab_gc W及经限幅后输出的B、C两 相电压的平均电压Vbc_gc ;
[002引第=装置，用于平均简化直流传输环节；直流传输环节经平均简化后的直流传输 环节模型连接了变流器的整流侧与逆变侧，直流传输环节模型的输入为变流器整流侧和逆 变侧的S相电流，分别经过比例放大之后，通过W下两个基本功率公式与平均电压Vab_rc、 平均电压Vbc_rc、平均电压￥油_肖(3、平均电压Vbc_gc关联起来；
[0029] Pae=Vab. la-Vbe. I。 (D
[0030] P化=Vdc*Idc 似
[0031] 其中，P。。表示输入的交流有功功率，V ab表示第一装置得到的平均电压￥油_1~0和 第二装置得到的平均电压Vab_gc，I。表示采集到的A相电流，Vb。表示表示第一装置得到的 平均电压Vbc_rc和第二装置得到的平均电压Vbc_gc，I。表示采集到的C相电流，P d。表示 直流有功功率，Vd。表示直流电压，I d。表示直流电流，?表示相乘。
[0032] 优选地，直流传输环节经平均简化后的直流传输环节模型，具体为：
[0033] 直流传输环节模型的一个输入为逆变侧S相交流电流标么值hbc_grid_conv_ pu，将其中的A相电流比例放大转化为实际值后与第二装置得到A、B两相电压的平均电压 ￥油_肖(3相乘之积减去其