[发明专利]LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型建模方法

说明书

本发明涉及一种适用于描述LCC串联MMC混合型换流站耦合关系的状态空间模型建模方法，在换流站直流侧，把高压端LCC和低压端MMC等效成电压源串联阻抗的结构；在换流站交流侧，把LCC和MMC分别等效成电流源串联阻抗、电压源串联阻抗的结构，并用LCC和MMC的开关函数描述交、直流侧的联系；对直流侧等效电路，定义直流电流为LCC平波电抗和MMC桥臂电抗的共同状态变量，结合直流侧串联关系及直流电流的数学模型，建立直流侧的数学模型；对交流侧等效电路，结合交流侧并联关系，并对联络线处LCC和MMC电气量进行旋转坐标变换，建立交流侧的数学模型；结合LCC和MMC的开关函数构建换流站交直流侧的联系，最终得到状态空间模型。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型的建模方法。

背景技术

随着直流输电工程向着高电压、大容量的方向发展，高压直流换流技术也得到了学术界和工程界的广泛关注。混合型直流输电系统综合了电网换相换流器LCC和模块化多电平换流器MMC的优势，可以在一定程度上降低成本和运行损耗。由LCC和MMC串联组成的换流站即是其中一种混合形式，该换流站高压端为LCC，低压端为MMC，当该换流站逆变运行时，LCC可以阻断直流故障发生时MMC的放电通路；MMC可以在一定程度上降低LCC换相失败的概率；该换流站作为逆变站运行时，还可以实现多落点输电；此外，该换流站拓扑同样适用于特高压直流输电系统。

目前针对LCC和MMC的直流系统的状态空间模型已有很多研究成果，但这些研究主要针对单个换流站，并未考虑换流站中不同换流器在交、直流侧电气量的耦合关系；针对LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型，国内外并无相关文献报道。

由于LCC与MMC在直流侧直接串联，在交流侧通过联络线并联，该换流站的交直流电气量和控制量具有紧密且复杂的耦合关系，从而给系统动态模型带来新的特征。因此有必要提出一种LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型，为后续对该换流站的交、直流侧电气量的相互耦合作用分析提供模型基础。

本发明提出了一种LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型建模方法。所述状态空间模型考虑了换流站中不同换流器间交直流侧的耦合关系，能够准确地描述出LCC串联MMC混合型换流站的动态特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够描述LCC串联MMC混合型换流站中多换流器的交直流耦合关系的状态空间模型建模方法。

实现上述目的所采用的解决方案为:

在LCC串联MMC混合型换流站直流侧，把高压端LCC和低压端MMC等效成电压源串联阻抗的结构；在换流站交流侧，把LCC和MMC分别等效成电流源串联阻抗、电压源串联阻抗的结构；

进一步地，对直流侧等效电路，定义直流电流为LCC平波电抗和MMC桥臂电抗的共同状态变量，结合直流侧串联关系及直流电流的数学模型，建立直流侧的数学模型；

进一步地，对交流侧等效电路，结合交流侧并联关系，并对联络线处LCC和MMC电气量进行旋转坐标变换，建立交流侧的数学模型；

进一步地，结合LCC和MMC的开关函数构建换流站交直流侧的联系，最终得到状态空间模型。

进一步地，MMC换流器建模包含电容电压波动子模块、偶数次环流子模块、环流抑制控制子模块。

LCC和MMC换流器在直流侧直接串联，LCC和MMC在直流电气量上存在紧密联系，并通过各自的开关函数传递到交流系统；而LCC和MMC的交流侧又通过联络线并联，又通过开关函数传递回直流系统，使得二者的联系更加紧密，即LCC和MMC的电气量同时在交、直流侧产生耦合。该LCC串联MMC混合型换流站的状态空间模型考虑了换流站中不同换流器间交直流侧的耦合关系，能够准确地描述出LCC串联MMC混合型换流站的动态特性。

附图说明