[发明专利]一种MMC多维阻抗降阶与稳定性分析方法、系统及介质

说明书

本发明提供了一种MMC多维阻抗降阶与稳定性分析方法、系统及介质，包括：建立MMC的多维阻抗模型；基于对角占优理论，确定多维阻抗稳定性判定的简化依据；确定多维阻抗主导元素的分布；基于所得到的主导元素分布，建立系统不对称强度的量化指标；基于不对称强度的评估结果，确定多维阻抗降阶模型的结构；基于临界稳定条件，对降阶模型进行稳定性分析误差评估。本发明适用于MMC的对称运行工况以及不对称运行工况，在不影响稳定性判定精度的前提下，大幅降低了所需理论模型的维数，便于复杂互联系统的交互稳定性分析，具有模块化、简便、精确等优点。

技术领域

本发明涉及模块化多电平变流器，具体地说，涉及一种基于对角占优理论的模块化多电平变流器(MMC)多维阻抗降阶与稳定性分析方法、系统及介质。

背景技术

随着大型风电场的快速发展，近年来对模块化多电平变流器高压直流传输(MMC-HVDC)方案的需求显著增加。与传统的基于两电平电压源型变流器直流输电(VSC-HVDC)相比，MMC-HVDC具有许多优点，例如模块化，高效率和更低的损耗等。然而，模块化多电平变流器独特的多频响应特性将导致其会在宽频率范围内产生多次谐波耦合，导致刻画其交流端口特性的阻抗维数急剧上升，这对于复杂系统的互联分析十分不便。特别地，若系统中还存在其他的低阶阻抗，则需对接具有不同维数的阻抗模型，极大地削弱了阻抗法的优势。因此，有必要提出一种多维阻抗的降阶与稳定性分析方法。

最近几年，鲜有研究探讨高阶多维阻抗的降阶问题，其本质为MIMO系统的简化问题。大部分相关文献主要基于单通道设计理论，即等效单入单出(single-input-single-output，SISO)方法，将N维MIMO系统转化为一个等效的单通道系统。其优势在于能够保留原MIMO系统的全部信息，局限在于获得的是闭环模型，依赖于源荷两个子系统的信息，并且需要进行复杂的右半平面极点评估。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种MMC多维阻抗降阶与稳定性分析方法、系统及介质，采用对角占优理论对模块化多电平变流器的多维阻抗降阶与稳定性分析。

本发明的第一方面，提供一种MMC多维阻抗降阶与稳定性分析方法，包括：

建立MMC多维阻抗模型，所述MMC多维阻抗模型考虑多频耦合特性；

基于对角占优理论，确定所述MMC多维阻抗模型降阶的依据；

确定多维阻抗主导元素的分布，基于所述主导元素的分布建立MMC系统不对称强度的量化指标；

基于所述MMC多维阻抗模型降阶的依据和所述不对称强度的量化指标，确定多维阻抗降阶模型的结构；

对所述多维阻抗降阶模型进行稳定性分析误差评估。

优选地，所述建立MMC多维阻抗模型，包括：

S21，基于谐波状态空间法，建立MMC的主电路HSS模型、基频控制HSS模型和二倍频控制HSS模型，消去中间变量后提取外部扰动电压与交流侧反馈电流的输入输出关系，获取多维导纳模型；

S22，对所述多维导纳模型的三相导纳进行求逆，并按谐波次序重新排列，得到MMC的三相多维阻抗模型；

S23，基于Clarke变换，将MMC的三相多维阻抗模型转换到复向量域下，得到MMC多维阻抗模型。

优选地，所述基于对角占优理论，确定所述MMC多维阻抗模型降阶的依据，包括：

若闭环系统满足分块对角占优，选用任意开环阻抗比G_ii(s)F_ii(s)能对稳定性进行精准判定，即高阶多维阻抗矩阵可降阶为二阶阻抗。

优选地，所述确定多维阻抗主导元素的分布，包括：

采用置换矩阵，所述置换矩阵是由0和1组成的方块矩阵；