[发明专利]基于电感/电容开关模型的LCC-HVDC仿真模型和参数优化方法

说明书

一种基于电感/电容开关模型的LCC‑HVDC仿真模型和参数优化方法，将电感/电容等效开关用于六脉波整流系统的LCC‑HVDC的建模仿真，根据其中每个晶闸管的工作状态分析得到电感/电容等效开关与理想开关在不同工作状态时的切换瞬间暂态响应、稳态响应、开关损耗，并以等效开关与理想开关差异函数最小化作为优化目标，实现模型参数优化以便电感/电容等效开关逼近理想开关。本发明在对含有大量LCC‑HVDC的电力系统仿真的过程中，能够使得整个系统的导纳矩阵不随开关原件开关状态的改变而改变，从而避免了大型矩阵多次求逆的问题，提高了大系统仿真的效率。

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统控制领域的技术，具体是一种基于电感/电容开关模型的LCC-HVDC仿真模型和参数优化方法。

背景技术

电力系统中的电网换相换流器(LCC-HVDC)主要由晶闸管组成，是交直流混联电网的重要组成部分，对其进行快速准确的仿真对电网的安全稳定运行意义重大。对于LCC-HVDC的仿真技术，现在多采用二值电阻开关模型，即将换流器晶闸管的开通与关断状态分别用小电阻与大电阻等效。这样进行处理，在系统规模较小时，运算负担还可以接受。但当仿真整个交直流混联电网时，直流线路多达数十条，需要模拟的开关器件数百个，当每个开关状态变化时，都需要对系统的导纳矩阵进行重新生成并求逆，运算量急剧增大。因此，这种开关处理的方法限制了仿真的规模。

以梯形法为例，L/C等效开关的Dommel差分模型如图1所示，其中可见，只需使R、L、C的参数满足R_on＝R_off，就能保证差分模型中等效导纳不变，开关状态的区别仅在于历史电流源的计算方法不同，从而在电磁暂态仿真中不需要随开关状态的改变而重新生成导纳矩阵，提高了仿真效率。

开关状态由导通到关断，短时间内开关两端的电压由接近于零变换到线路电圧，电压变化率很大，此时使用电容来模拟开关的关断状态，从而可能会产生较大的暂态电流；相反地，开关状态由关断到导通，当短时间内通过开关的电流由接近于零变换到线路电流，电流变化率很大，用电感来模拟开关的开通状态，可能会产生较大的暂态电压。可见，L/C开关模型的暂态特性与理想开关完全相反，如果参数选择不合适，可能产生较大的暂态电压、电流，造成仿真误差。

发明内容

本发明针对现有技术将二值电阻作为开关应用于LCC-HVDC仿真导致的仿真效果和效率较低的问题，提出一种基于电感/电容开关模型的LCC-HVDC仿真模型和参数优化方法，在对含有大量LCC-HVDC的电力系统仿真的过程中，能够使得整个系统的导纳矩阵不随开关原件开关状态的改变而改变，从而避免了大型矩阵多次求逆的问题，提高了大系统仿真的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明将电感/电容等效开关用于六脉波整流系统的LCC-HVDC的建模仿真，根据其中每个晶闸管的工作状态分析得到电感/电容等效开关与理想开关在不同工作状态时的切换瞬间暂态响应、稳态响应、开关损耗，并以等效开关与理想开关差异函数最小化作为优化目标，实现模型参数优化以便电感/电容等效开关逼近理想开关。

所述的建模仿真是指：三个设置于整流侧交流母线三相电压输出端的变压器折算电感、六个三相桥式连接的晶闸管，其中晶闸管开启状态用电感代替，关断状态用电容代替，以及设置于正极输出端的平波电抗。

所述的工作状态包括：换流或导通状态、关断状态。

所述的切换瞬间暂态响应包括：开关闭合过程和开关断开过程；开关切换后稳态响应包括：开关闭合后的稳态响应和开关断开后的稳态响应。

所述的开关损耗包括：由开通向关断状态变化和由关断向开通状态变化情形下的开关损耗。

附图说明

图1为现有技术中L/C等效开关差分模型示意图；

图2为六脉波整流系统工作原理示意图；