柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统及方法与流程

技术特征：
1.一种柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，包括依次连接的第一交流供电系统、柔性直流输电系统及第二交流供电系统；柔性直流输电系统包括第一换流器和第二换流器；第一、二换流器对应由第一、二控制器控制，第一控制器包括第一电流内环模块和功率外环模块；第二控制器包括第二电流内环模块和电压外环模块；其特征在于，功率外环模块包括用于模拟第一交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第一仿真模块；电压外环模块包括用于模拟第二交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第二仿真模块；第一仿真模块输出第一交流供电系统的模拟惯量信号和模拟阻尼信号以及第二交流供电系统的模拟阻尼信号；第二仿真模块输出第一交流供电系统和第二交流供电系统的模拟惯量信号。2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，其特征在于，第一仿真模块，其将第一交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值换算为第一交流供电系统的惯性功率和阻尼功率，其将延时后的第二交流供电系统实际频率与其额定频率的差换算为第二交流供电系统的阻尼功率；其将第一交流供电系统的惯性功率和阻尼功率、第二交流供电系统的阻尼功率、第一换流器的额定有功功率设定值相加，生成第一换流器的功率参考信号；其将第一换流器的功率参考信号与第一换流器的当前有功功率的差值，经过pi控制器处理，生成第一电流内环模块的d轴电流参考信号。3.根据权利要求2所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，其特征在于，第一仿真模块包括第一延时模块、第一加法器、第二加法器、第三加法器、第四加法器、第一增益模块、第二增益模块、第三增益模块、第一微分模块、第一pi控制器；第一延时模块用于模拟频率信号通信延时；其输入端输入第二交流供电系统实际频率信号；其输出端输出延时后的第二交流供电系统实际频率信号；第一加法器为反相加法器，其正极输入端输入第一交流供电系统的瞬时频率，其负极输入端输入第一交流供电系统的额定频率，其输出端分别与第一增益模块的输入端和第二增益模块的输入端相连；第一增益模块的输出端与第一微分模块的输入端相连，第一微分模块的输出端输出第一交流供电系统的惯性功率信号；第二增益模块的输出端输出第一交流供电系统的阻尼功率信号；第二加法器为反相加法器，其正极输入端与第一延时模块的输出端相连，其负极输入端输入第二交流供电系统的额定频率，其输出端与第三增益模块的输入端相连；第三增益模块的输出端输出第二交流供电系统的阻尼功率信号；第三加法器为同相加法器；其包括多个输入端；其中一个输入端输入第一换流器额定有功功率设定值，其余输入端中的三个对应与第一微分模块输出端、第二增益模块输出端及第三增益模块输出端相连；第三加法器的输出端输出第一换流器的有功功率参考信号；第四加法器为反相加法器，其正极输入端与第三加法器的输出端相连，其负极输入端输入第一换流器的当前有功功率，其输出端与第一pi控制器的输入端相连；第一pi控制器输出端输出dq坐标系下的第一内环电流d轴参考信号至第一电流内环模块。4.根据权利要求3所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，其特征在于，第一仿真模块还包括乘法器和求和器；乘法器包括两个输入端口和及一个输出端口，其一个输入端输入第一换流器dq坐标系下的电流信号，其另一个输入端输入第一换流器dq坐标系下的电压信号；其输出端输出信号至求和器的输入端；求和器的输出端输出第一换流
器的当前有功功率至第四加法器的负极输入端。5.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，其特征在于，第二仿真模块，其将第二交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值换算得到由第二换流器引起的直流电压变化量的平方，其将延时后的第一交流供电系统实际频率与其额定频率的差换算得到由第一换流器引起的直流电压变化量的平方；其将由第一换流器引起的直流电压变化量的平方、由第二换流器引起的直流电压变化量的平方、第二换流器的额定直流电压设定值的平方相加，然后再进行开方及限幅处理，生成第二换流器的直流电压参考信号；其将第二换流器的直流电压参考信号与直流母线电压的差值，经过pi控制器处理，生成第二电流内环模块的d轴电流参考信号。6.根据权利要求5所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，其特征在于，第二仿真模块包括第二延时模块、第五加法器、第六加法器、第七加法器、第八加法器、第四增益模块、第五增益模块、开方器、限幅器、第二pi控制器；第二延时模块用于模拟频率信号通信延时；其输入端输入第一交流供电系统实际频率信号；其输出端输出延时后的第一交流供电系统实际频率信号；第五加法器为反相加法器，其正极输入端输入第一交流供电系统的瞬时频率，其负极输入端输入第一交流供电系统的额定频率，其输出端与第四增益模块的输入端相连；第四增益模块的输出端输出由第二换流器引起的直流电压变化量的平方信号；第六加法器为反相加法器，其正极输入端与第二延时模块的输出端相连，其负极输入端输入第一交流供电系统的额定频率，其输出端与第五增益模块的输入端相连；第五增益模块的输出端输出由第一换流器引起的直流电压变化量的平方信号；第七加法器为同相加法器；其包括多个输入端；其中一个输入端输入第二换流器的额定直流电压设定值的平方，其余输入端中的两个对应与第四增益模块输出端及第五增益模块输出端相连；第七加法器的输出端与开方器的输入端相连，开方器的输出端与限幅器的输入端相连，限幅器的输出端输出第二换流器的直流电压参考信号；第八加法器为反相加法器，其正极输入端与限幅器的输出端相连，其负极输入端输入直流母线电压，其输出端与第二pi控制器的输入端相连；第二pi控制器输出端输出dq坐标系下的第二内环电流d轴参考信号至第二电流内环模块。7.一种柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制方法，设置依次连接的第一交流供电系统、柔性直流输电系统及第二交流供电系统；柔性直流输电系统设置第一换流器和第二换流器；使第一、二换流器对应由第一、二控制器控制，第一控制器设置第一电流内环模块及功率外环模块；第二控制器设置第二电流内环模块及电压外环模块；其特征在于，功率外环模块设置用于模拟第一交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第一仿真模块；电压外环模块设置用于模拟第二交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第二仿真模块；使第一仿真模块输出第一交流供电系统的模拟惯量信号和模拟阻尼信号以及第二交流供电系统的模拟阻尼信号；使第二仿真模块输出第一交流供电系统和第二交流供电系统的模拟惯量信号。8.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制方法，其特征在于，第一仿真模块，其将第一交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值换算为第一交流供电系统的惯性功率和阻尼功率，其将延时后的第二交流供电系统实际频率与其额定频
率的差换算为第二交流供电系统的阻尼功率；其将第一交流供电系统的惯性功率和阻尼功率、第二交流供电系统的阻尼功率、第一换流器的额定有功功率设定值相加，生成第一换流器的功率参考信号；其将第一换流器的功率参考信号与第一换流器的当前有功功率的差值，经过pi控制器处理，生成第一电流内环模块的d轴电流参考信号。9.根据权利要求8所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制方法，其特征在于，通过锁相环模块检测第一、二交流供电系统并网点的三相电压信号，得到对应的第一、二交流供电系统的瞬时频率；设第一交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值信号为δf
p
；将δf
p
通过增益模块处理，生成第一交流供电系统的阻尼功率；将δf
p
依次通过增益模块和微分模块处理，生成第一交流供电系统的惯性功率；将第二交流供电系统的瞬时频率通过延时模块延时处理，设延时后的第二交流供电系统实际频率与其额定频率的差为δf
vd
，将δf
vd
通过增益模块处理，生成第二交流供电系统的阻尼功率。10.根据权利要求7所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制方法，其特征在于，第二仿真模块，其将第二交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值换算得到由第二换流器引起的直流电压变化量的平方，其将延时后的第一交流供电系统实际频率与其额定频率的差换算得到由第一换流器引起的直流电压变化量的平方；其将由第一换流器引起的直流电压变化量的平方、由第二换流器引起的直流电压变化量的平方、第二换流器的额定直流电压设定值的平方相加，然后再进行开方及限幅处理，生成第二换流器的直流电压参考信号；其将第二换流器的直流电压参考信号与直流母线电压的差值，经过pi控制器处理，生成第二电流内环模块的d轴电流参考信号。11.根据权利要求10所述的柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制方法，其特征在于，通过锁相环模块检测第一、二交流供电系统并网点的三相电压信号，得到对应的第一、二交流供电系统的瞬时频率；设第二交流供电系统的瞬时频率与其额定频率的差值信号为δf
v
；将δf
v
通过增益模块处理，生成由第二换流器引起的直流电压变化的平方信号；将第一交流供电系统的瞬时频率通过延时模块延时处理，设延时后的第一交流供电系统实际频率与其额定频率的差为δf
pd
，将δf
pd
通过增益模块处理，生成由第一换流器引起的直流电压变化量的平方信号。

技术总结
本发明公开了一种柔性直流输电系统的双边惯量阻尼模拟控制系统，包括柔性直流输电系统；柔性直流输电系统包括第一、二换流器；第一、二换流器对应由第一、二控制器控制，第一控制器包括第一电流内环模块和功率外环模块；第二控制器包括第二电流内环模块和电压外环模块；功率外环模块包括用于模拟第一交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第一仿真模块；电压外环模块包括用于模拟第二交流供电系统虚拟同步机转子运动方程模型的第二仿真模块；第一仿真模块输出第一交流供电系统的模拟惯量信号和模拟阻尼信号以及第二交流供电系统的模拟阻尼信号；第二仿真模块输出第一、二交流供电系统的模拟惯量信号。本发明提升电力系统频率调节能力。系统频率调节能力。系统频率调节能力。


技术研发人员：朱介北 申志鹏
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2021/11/21