>

华北电力大学姚蜀军、韩民晓等:应用时间尺度

- 编辑:bf88手机版 -

华北电力大学姚蜀军、韩民晓等:应用时间尺度

  原标题:华北电力大学姚蜀军、韩民晓等:应用时间尺度变换方法建立高效MMC模型,你学到了吗?

  模块化多电平换流器时间尺度变换建模和仿真/姚蜀军,黄闻而达,韩民晓,李昊

  通过对电气量的实数信号按一定方法构造出其对应的虚部,由实数信号(实部)与虚部一起构成解析信号。解析信号是一个复数信号,对这个复数信号利用欧拉公式进行二维坐标系旋转变换,从而降低信号频率实现大步长仿真,本文将此方法称为时间尺度变换(time-scale-frame transformation,TSFT)。TSFT的旋转降频特性可用图1直观表示。图1中zuv(f1,t)xdq(f2,t), 为2个频率不同的解析信号,按式(1)实现时间尺度变换后,在新的二维dq坐标系下进行大步长仿真。

  式中:ωr=2πfr为dq坐标系旋转速度;ω为解析信号zuv的旋转速度;f1为变换前的信号频率; f2=f1-fr为变换后的信号频率。 ωr0为正变换,快变信号变换为慢变信号; ωr0为反变换,慢变信号变换为快变信号; ωr=0,信号zuv的频率不变。旋转速度不同,对应着不同的时间尺度。

  根据基础元件的时间尺度变换等值模型可得到子模块的时间尺度变换的等效模型,如图2所示,其中的电气量均为经时间尺度变换后的复数量。二极管D0模拟了传统MMC电磁暂态模型子模块电压不会出现负值的特点。子模块串联,故流过子模块的电流ISM.dq与桥臂电流IARM.dq相等。

  将图2中的电路进一步做戴维南等效,可得如图3所示的基于戴维南等效的MMC子模块时间尺度变换模型。由于R1.dq和R2.dq含有2个状态,故RSMEQ.dq也为时变量。

  对MMC桥臂中的N个子模块的戴维南等效模型进行按运行状态得到整个桥臂的戴维南等效模型,如图4所示。图中UC和TSM分别为桥臂输出的N个子模块电容电压以及控制系统输入桥臂的N个子模块的触发信号。

  一个多节点的网络转化为了一个与原电路等效的两节点的网络,计算效率显著增加。综上给出基于时间尺度变换的整体MMC戴维南等效模型在正常运行时求解流程,如图5所示。

  根据MMC开关函数平均值模型和时间尺度变换的思想,本文建立了MMC时间尺度变换模型,通过与在PSCAD/EMTDC中搭建的MMC详细模型对比分析,可以得到以下结论:

  1)本文提出的基于时间尺度变换的MMC快速仿真模型,能较好地表现出MMC换流器内部各物理量的电压、电流特性。仿真算例的对比结果也表明基于时间尺度变换的MMC模型适用于分析稳态运行和暂态响应下MMC换流器的内外部的动态特性。

  2)基于时间尺度变换方法,建立了时间尺度变换后旋转坐标系下的MMC戴维南快速等效模型,进一步减少了计算负荷,提高了计算效率,适用于含有MMC系统的超大规模的交直流混联电网的建模和仿真工作。

  目前我国电网已经形成了大规模交直流混联的大电网,为了实现大规模的快速电磁暂态仿真,本文建立了MMC时间尺度变换模型,后续还需要研究时间尺度变换对其他电力电子器件和传统交流系统的建模与仿真以及交直流多速率求解的接口处理问题。

  姚蜀军,黄闻而达,韩民晓,等.模块化多电平换流器时间尺度变换建模和仿线.

  姚蜀军,韩民晓,汪燕,等.大规模电网电磁暂态快速仿真方法[J].电力建设,2015,36(12):16-21.

  夏黄蓉,韩民晓,姚蜀军,等.模块化多电平换流器动态相量建模[J].电工技术学报,2015,30(S2):120-127.

  姚蜀军,副教授,硕士生导师,主要从事电力系统运行与控制、直流输电、电力系统建模和仿真等方面的研究工作。

  黄闻而达,硕士研究生,主要从事高压直流电磁暂态仿真与建模方面的研究工作。

  韩民晓,教授、博士生导师,全国电压电流和频率专业标准化技术委员会委员,中电联直流配电系统标准化技术委员会副主任委员,北京电工技术学会理事,IEEE高级会员。研究领域为电力电子技术在电力系统中的应用。承担过国家自然科学基金、国家科技重点研发项目及电网公司重大专项等重要项目。完成了国际能源基金、国际合作专项等国际合作项目。与包括英国、日本、加拿大、丹麦在内的多个国家开展学术交流和项目合作。先后发表论文120多篇,完成专著5部,获得中国电力科学技术奖等省部级奖励4项。

本文由必发官网登入发布,转载请注明来源:华北电力大学姚蜀军、韩民晓等:应用时间尺度