[发明专利]一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统

说明书

本发明公开了一种用于次同步振荡分析的VSC‑HVDC系统，包括两侧换流器，两侧串联电抗器、两侧直流电容器、两侧电力变压器和交流滤波器；其中两侧换流器均采用双闭环控制器结构，一侧换流器采用定直流电压、定交流电压控制，另一侧换流器采用定有功功率、定交流电压控制，两侧换流器的双闭环控制器的输出经换流器的基频控制后得到基频三相开关函数，将基频三相开关函数作为调制波信号，与高频三角载波信号进行PWM调制，得到IGBT的门极触发信号。本发明对于开展与VSC‑HVDC系统相关的次同步振荡研究具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，属于电力系统控制技术领域。

背景技术

随着能源开发、电能传输以及电力系统规模日益扩大，采用直流输电技术的必要性与日俱增。基于电压源型换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)称为柔性直流输电技术。它具有可以工作在无源逆变方式下，实现有功和无功的独立控制及功率的四象限运行等优点。然而VSC-HVDC系统可能引起发电机组的次同步振荡。

时域仿真分析法是研究次同步振荡的一种重要方法。由于次同步振荡是电磁暂态过程，需要采用电磁暂态仿真软件。VSC-HVDC系统包含许多非线性器件，全控型器件的开关过程和控制系统较为复杂，而且对次同步振荡特性具有显著的影响。因此，建立一种精确的VSC-HVDC系统电磁暂态仿真模型对于开展与VSC直流输电相关的电力系统次同步振荡研究具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于次同步振荡分析的 VSC-HVDC系统，对于开展与VSC-HVDC系统相关的次同步振荡研究具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于次同步振荡分析的VSC-HVDC系统，包括两侧换流器VSC1和VSC2，两侧换流器各自依次连接串联电抗器，串联电阻和电力变压器，在串联电阻和电力变压器之间设交流滤波器；所述两侧换流器VSC1和VSC2均采用全控型器件IGBT；所述两侧换流器VSC1和VSC2均采用双闭环控制器结构，包括外环控制器和内环电流控制器；所述换流器VSC1侧采用定直流电压、定交流电压控制，所述换流器VSC2 侧采用定有功功率、定交流电压控制；所述两侧换流器的双闭环控制器的输出经换流器的基频控制后得到基频三相开关函数；所述基频三相开关函数作为调制波信号，与高频三角载波信号进行PWM调制，得到IGBT的门极触发信号。

前述的两侧换流器VSC1和VSC2采用三相6脉动桥式电路。

前述的换流器VSC1的外环控制器的输入的是直流电压/交流电压的设定值，与直流电压 /交流电压测量值的偏差信号通过PI调节器，输出为电流参考值的d轴/q轴分量；内环电流控制器将外环控制器输出的电流参考值的d轴/q轴分量作为输入，输入与三相电流测量值d轴/q轴分量的偏差信号通过PI调节器，得到d轴/q轴虚拟中间变量u_d1/u_q1，并通过下式所示的控制原理，得到换流器VSC1侧交流电压的d轴/q轴分量u_cd1/u_cq1，

其中，u_sd1，u_sq1为换流器VSC1侧电网三相电压的d轴，q轴分量，ω为dq旋转坐标系的旋转速度，L₁为VSC1侧串联电抗值，i_q1，i_d1为换流器VSC1侧交流电流的d轴，q轴分量。