一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法与流程

1.本发明涉及低压交直流混合配电技术领域，并且更具体地，涉及一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法及系统。


背景技术：

2.在低压配电台区间通过柔性直流技术对多个负荷时空特性互补的台区实施互联互供，是应对低压交流配网供电能力亟需提升，供电质量亟需提高的挑战的全新方案。但目前采用柔性直流技术互联以实现配电台区负载均衡、供需互动的场景和工程还未大面积推广，尚未形成一套完整的稳定性建模分析方法。
3.多换流器在同一直流母线上并联运行时，因换流器之间的相互耦合作用以及互联系统直流侧接入了大量具有负阻特性的恒功率负荷，由此可能导致互联系统出现稳定性问题。现有研究成果大多借鉴高压直流输电及中压直流配电，针对多端换流站及中压多端口能量路由器的协调控制策略展开。因多换流器之间的互相耦合作用，仅调整单台换流器的控制参数，也可能会影响其他换流器的动态控制特性，由此对互联系统的稳定性产生影响，为有效简化多换流器并网的低压柔性互联系统模型，并基于该模型深入分析系统的稳定性，制定合理的稳定控制参数及协调控制策略是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.根据本发明，提供了一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法及系统，以解决现有技术中存在的因多换流器之间的互相耦合作用，仅调整单台换流器的控制参数，也可能会影响其他换流器的动态控制特性，由此对互联系统的稳定性产生影响的技术问题。
5.根据本发明的第一个方面，提供了一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法，包括：
6.确定多换流器并网的低压台区柔性互联系统的网络等效模型以及单台换流器并网的目标单机等值模型；
7.确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系；
8.基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的各个控制环节的传递函数以及控制参数；
9.确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系；
10.在实际模型分析中，基于所述目标单机等值模型得到满足稳定性要求的等值换流器控制参数，根据所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数间的联系，获取每台变流器各个控制环节的控制参数。
11.根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模系统，包括：
12.确定目标单机等值模型模块，用于确定多换流器并网的低压台区柔性互联系统的网络等效模型以及单台换流器并网的目标单机等值模型；
13.确定滤波电感关系模块，用于确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系；
14.确定单机等值传递函数模块，用于基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的各个控制环节的传递函数以及控制参数；
15.确定各台换流器传递函数模块，用于确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系；
16.获取每台变流器控制参数模块，用于在实际模型分析中，基于所述目标单机等值模型得到满足稳定性要求的等值换流器控制参数，根据上述步骤获取的单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数间的联系，获取每台变流器各个控制环节的控制参数。从而，通过单机等值模型充分考虑了多台并网ac/dc换流器及直流并网恒功率负载的控制能力及特性，并未弱化或忽略某一个环节对稳定性的影响，所得结论可以全面反映低压柔性互联系统的所有动态特性。解决了多换流器并网的低压台区柔性互联系统的复杂建模问题，结合自动控制理论可同步进行小信号稳定和大信号稳定分析，简化系统的稳定性建模分析难度，进而支撑低压台区柔性互联系统的控制参数制定及协调控制控制研究。
附图说明
17.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
18.图1为本实施方式所述的一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法的流程示意图；
19.图2为本实施方式所述多换流器并网的台区柔性互联系统典型结构的示意图；
20.图3a和图3b为本实施方式所述的多换流器并网的柔性互联系统的详细控制拓扑和单机等值拓扑示意图；
21.图4a和图4b为本实施方式所述的多换流器并网互联系统的l型详细控制拓扑和单机等值拓扑的示意图；
22.图5为本实施方式所述的单机等值系统的直流母线电压闭环控制结构框图；
23.图6为本实施方式所述的多换流器并网下低压台区互联系统的直流母线电压闭环控制结构框图；
24.图7为本实施方式所述的多换流器并网柔性互联系统的单机等值拓扑的示意图；
25.图8为本实施方式所述的参数组1设置下互联系统及其单机等值系统直流母线电压的示意图；
26.图9为本实施方式所述的参数组2设置下互联系统及其单机等值系统直流母线电压的示意图。
27.图10为本实施方式所述的一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模
系统的示意图。
具体实施方式
28.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
29.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
30.根据本发明的第一个方面，提供了一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法100，参考图1所示，该方法100包括：
31.s101:确定多换流器并网的低压台区柔性互联系统的网络等效模型以及单台换流器并网的目标单机等值模型；
32.s102:确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系；
33.s103:基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的各个控制环节的传递函数以及控制参数；
34.s104:确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系；
35.s105:在实际模型分析中，基于所述目标单机等值模型得到满足稳定性要求的等值换流器控制参数，根据所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数间的联系，获取每台变流器各个控制环节的控制参数。
36.具体地，本发明的单机等值建模方法主要应用于多换流器并网的低压台区柔性互联系统中，以图1所示的柔性互联典型拓扑结构为例，系统中包含了典型低压配电台区，双向ac/dc换流器，直流母线及直流侧模拟负荷、光伏等源、荷功率单元，本发明以图2所示的系统拓扑为例来说明本发明的步骤和有效性。
37.在本发明中，“换流器”为“变流器”。
38.步骤一：确定多换流器并网的低压台区互联系统的网络等效模型。
39.将换流器以lcl型滤波器进行等效，图2所示的多换流器并网的柔性互联系统的详细控制拓扑和目标单机等值拓扑如图3a、图3b所示，考虑lcl滤波器在低频段的特性基本与l型滤波器吻合，为保证系统稳定性，设置电流环控制带宽应小于lcl滤波器谐振频率，由此忽略控制器设计时的高频特性，即忽略滤波电容支路。基于此可以将lcl模型近似等效为纯电感模型，确定多换流器并网的低压台区互联系统的网络等效模型图4a，多换流器并网互联系统的l型详细控制拓扑和目标单机等值拓扑如图4a、b所示。其中，图3b为图3a的等效模型图，图4b为图4a的等效控制模型图，图4a为图3a忽略滤波电容支路的网络模型等效图。步骤二：将多换流器交流侧滤波电感等效为单机等值的滤波电感
40.在dq坐标系下(两相同步旋转坐标系(d，q))，图4b目标等值模型中ac/dc换流器数学模型可表示为：
[0041][0042]
式中：ed和eq分别为等值单机基波电压的d轴和q轴分量；ud和uq分别为等值单机并网点电压的d轴和q轴分量；id和iq分别为等值单机输入交流电流的d轴和q轴分量；l和r分别为等值单机的滤波电感及其附加电阻；ω为旋转角频率。
[0043]
忽略q轴相关变量以及电阻r，可得
[0044][0045]
在频域中：
[0046]
ed＝ud+lids＝ud+lids
ꢀꢀ
(3)
[0047]
由此计算得单机等值换流器向直流母线的输出电流id为：
[0048][0049]
则第x台换流器的i
dx
为：
[0050][0051]
式中，e
dx
和e
qx
分别为第x台换流器基波电压的d轴和q轴分量；l
x
为第x台换流器的滤波电感。
[0052]
由此，等值单机模型的id与x台换流器的i
dx
的等效关系为
[0053][0054]
其中，p
x
为考虑下垂控制的第x台换流器的电流均分系数，由此可得等值单机模型的id：
[0055][0056]
即单机等值模型与低压台区互联系统的网络等效模型的滤波电感关系为：
[0057][0058]
式中：l为系统的等效电感，lx为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量。
[0059]
步骤三：计算目标单机等值模型的电流内环控制环节、电压外环控制环节及下垂控制环节的传递函数
[0060]
1)考虑电流内环控制，则ac/dc换流器数学模型(单机等值模型)可表示为：
[0061]
ed＝ud+lids＝ud+p
md
ꢀꢀꢀ
(9)
[0062]
式中：其中，p
md
和p
mq
分别为等值单机电流控制环输出信号的d轴和q轴分量。
[0063]
单机等值模型的电流内环的开环传递函数g
id
(s)为：
[0064][0065]
而单机等值模型的电流pi控制器可表述为：
[0066][0067]
由此可得单机等值的电流内环的回路增益可表述为：
[0068][0069]
推导单机等值模型的电流内环的闭环传递函数为：
[0070][0071]
式中：id为并网换流器向直流母线的输出电流，i
dref
为电流参考值，k
ipx
和k
iix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数和积分系数，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数，l为系统的等效电感，s为拉普拉斯算子。
[0072]
2)计及直流侧的电压外环控制的频域表达式：
[0073][0074]
式中：i
dc
和u
dc
分别为等值单机直流输出电流和直流输出电压；c
eq
为等值单机的直流滤波电容；r
eq
为直流负荷电阻。即
[0075][0076]
忽略换流器的损耗，交流台区经过ac/dc换流器注入直流母线的功率为：
[0077]
p＝1.5udid＝u
dcidc
(16)
[0078]
在稳态运行点处有：
[0079][0080]
式中，i
dc0
和u
dc0
分别为等值单机直流输出电流和电压在某稳态运行点处的数值；u
d0
为等值单机基波电压的d轴分量在某稳态运行点处的数值；i
d0
为等值单机输入交流电流的d轴分量在某稳态运行点处的数值。
[0081]
联立公式(15)、(16)和公式(17)可得：
[0082]
[0083]
电压外环控制环节的开环传递函数为：
[0084][0085]
计及电流内环后的电压外环的开环传递函数g
iude
(s)为：
[0086][0087]
单机等值模型的电压pi控制器可表述为：
[0088][0089]
计及电流内环后的电压外环的回路增益可描述为：
[0090]
t
uude
(s)＝g
iude
(s)g
vcde
(s)(22)
[0091]
得计及电流内环后的电压外环的闭环传递函数为：
[0092][0093]
式中，u
dcref
为等值单机的直流输出电压参考值。
[0094]
即
[0095][0096]
计及电流内环后的电压外环的闭环传递函数为：
[0097][0098]
3)考虑单机等值模型的下垂控制环节的传递函数：
[0099][0100]
同理可得：
[0101][0102]
基于上述理论推导公式，结合等值详细控制框图图4b，可得目标单机等值的直流母线电压闭环控制结构框图如图5所示。公式27与图5对应。
[0103]
步骤四：计算实际多换流器并网系统的第x台换流器的电流内环、电压外环及下垂控制环节的传递函数，并与目标等值模型的控制参数建立联系。
[0104]
1)第x台换流器的电流内环传递函数推导
[0105]
第x台换流器的e
dx
为：
[0106]edx
＝ud+(l
x
s+r
x
)i
dx
＝ud+p
mdx
ꢀꢀꢀ
(28)
[0107]
式中，其中，p
mdx
和p
mqx
分别为第x台换流器电流控制环输出信号的d轴和q轴分量。
[0108]
对应的开环传递函数为：
[0109]
l
xidx
s＝p
mdx
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(29)
[0110]
即g
idx
(s)为：
[0111][0112]
第x台换流器的电流pi控制器可表述为:
[0113][0114]
第x台换流器的电流内环的闭环传递函数为：
[0115][0116]
式中，i
dref
为第x台换流器输入交流电流的d轴分量参考值。
[0117]
由此推到各台换流器的电流内环的等效传递函数为：
[0118]
ud+l
xidx
s＝ud+p
mdx
ꢀꢀꢀꢀ
(33)
[0119]
即
[0120][0121]
累加后，可得
[0122]
[0123]
即：
[0124][0125]
因此各台换流器的电流内环的等效闭环传递函数为：
[0126][0127]
即
[0128][0129]
即，多换流器并网系统的第x台换流器的电流内环的控制参数与单机等值模型的电流内环的控制参数间的关系如下：
[0130][0131]
2)第x台换流器的的电压外环控制：
[0132]
第x台换流器的电压外环传递函数为：
[0133][0134]
存在如下关系式：
[0135][0136]
进而，第x台换流器的电压外环传递函数为：
[0137][0138]
即
[0139][0140]
第x台换流器的电压pi控制器可表述为：
[0141][0142]
第x台换流器的电压外环的回路增益可描述为：
[0143]
t
uudx
(s)＝g
iudx
(s)g
vcdx
(s)
ꢀꢀꢀꢀ
(45)
[0144]
由此推导各台换流器的电压外环等效传递函数为：
[0145][0146]
即，可得
[0147][0148]
则第x台换流器的电压外环的闭环传递函数为：
[0149]
相互累加后，可得系统闭环传递函数为：
[0150][0151]
等值单机模型的电压外环的闭环传递函数为：
[0152][0153]
联立可得
[0154][0155]
式中：k
vpx
和k
vix
分别为第x台换流器的电压外环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数。
[0156]
即多换流器并网系统的第x台换流器的电压外环的控制参数与单机等值模型的电压外环的控制参数间的关系如下：
[0157][0158]
3)考虑第x台换流器的下垂控制后，电流的等值关系为：
[0159][0160]
第x台换流器的闭环传递函数为：
[0161][0162]
即，39、52、54累加可得，考虑第x台换流器的下垂控制环节的闭环传递函数为：
[0163][0164]
由于公式(27)
[0165][0166]
则利用公式27对公式55进行推导，得到
[0167][0168]
式中：p
x
为第x台换流器的下垂均分系数，k
dx
为第x台换流器的下垂控制系数，kd为目标单机等值模型的下垂控制系数。
[0169]
所以，可得多换流器并网系统的第x台换流器的下垂控制的控制参数与单机等值模型的下垂控制的控制参数间的关系如下：
[0170]
kd＝k
dx
p
x
(58)
[0171]
基于上述理论推导公式，结合图4a，可得多换流器并网下低压台区互联系统的直流母线电压闭环控制结构框图如图6所示。
[0172]
步骤五：在实际模型分析中，低压台区柔性互联的系统大信号等值建模，得出多换流器并网柔性互联系统的单机等值模型。
[0173]
1)电路模型等效
[0174]
由多多换流器并网柔性互联系统及等值单机详细拓扑可知，等值单机的直流侧输出滤波电容与第x台ac/dc换流器的直流侧输出滤波电容之间的关系为：
[0175][0176]
式中，c
x
和c
eq
分别为第x台ac/dc换流器和等值单机的直流侧输出滤波电容。
[0177]
等值单机的交流侧输出滤波电感与第x台ac/dc换流器的交流侧输出滤波电感之间的关系为：
[0178][0179]
式中，l
x
和l分别为第x台ac/dc换流器和等值单机的交流侧输出滤波电感。
[0180]
2)下垂控制环节等效建模
[0181]
互联系统中各台ac/dc换流器的直流侧输出电流与等值单机的直流侧输出电流关系如下：
[0182]
[0183]
式中，i
dcx
和i
dc
分别为第x台ac/dc换流器和等值单机的直流侧输出电流。
[0184]
考虑下垂控制环节后，各台ac/dc换流器的直流侧输出电流与等值单机的控制参数关系如下：
[0185]
3)电压控制环节等效建模
[0186]
各台ac/dc换流器的电压外环pi控制参数的关系如下：
[0187][0188]
单机等值后考虑下垂控制和电压控制的电流等值关系：
[0189]idref
＝g
uc
(s)(u
dcref-u
dc-kd·idc
)
ꢀꢀ
(64)
[0190]
第x台ac/dc换流器考虑下垂控制和电压控制的电流等值关系：
[0191]idrefx
＝g
vcdx
(s)(u
dcrefx-u
dcx-k
ix
·idcx
)
ꢀꢀꢀ
(65)
[0192]
64和65联立可得，
[0193][0194]
单机等值的电压pi控制器可表述为：
[0195][0196]
第x台ac/dc换流器的电压pi控制器可表述为：
[0197][0198]
则，第x台ac/dc换流器与等值单机的电压控制参数之间的关系如下式所示
[0199][0200]
4)电流控制环节等效建模
[0201]
若各台换流器的电流内环pi控制参数的关系如下：
[0202][0203]
单机等值后考虑下垂控制环、电压控制环和电流控制环的电压等值关系：
[0204]
ed＝ud+g
icde
(s)(i
dref-id)+ωlfiqꢀꢀꢀ
(71)
[0205]
第x台ac/dc换流器考虑下垂控制环、电压控制环和电流控制环的电压等值关系：
[0206]edx
＝u
dx
+g
icdx
(s)(i
drefx-i
dx
)+ωl
fxiqx
＝u
dx
+l
xidx
s+ωl
fxiqx
ꢀꢀ
(72)
[0207]
71和72联立可得：
[0208][0209]
即
[0210][0211]
对74求和累加后，可得
[0212][0213]
由于公式(76)
[0214][0215]
即75和76相等
[0216][0217]
单机等值的电流pi控制器可表述为：
[0218][0219]
第x台ac/dc换流器的电流控制器可表述为：
[0220][0221]
则，第x台ac/dc换流器与等值单机的电流控制参数之间的关系如下式所示：
[0222][0223]
至此，建立了多换流器并网柔性互联系统的等值单机模型。
[0224]
为验证本发明所提出的单机等值建模方法的有效性，搭建了拓扑结构如图1所示的多换流器并网柔性互联系统，其中台区1和台区2来自同一个10kv间隔或者支线；台区3，台区4来自另两路10kv支线；台变容量400kva，ac/dc换流器容量为400kva，交流侧三相四桥臂，直流侧伪双极
±
375v；系统为共母线拓扑结构，四台换流器均工作于下垂控制模式，储能系统工作于定功率模式，光伏工作于mppt模式，可结合直流系统负荷等效为恒功率负载。结合本发明所提的等值单机模型图4a，系统可简化为如图7所示的拓扑结构。
[0225]
4台并网换流器初始输出功率分别按照其下垂系数均分，恒功率负载初始功率为50kw；第1秒恒功率负载功率由50kw变为450kw。结合本发明所提的单机等值建模方法自动控制理论，拟定两组满足稳定性控制要求的电压外环及电流控制内环控制参数，结合本发明得出每台控制器的控制参数如表1所示。
[0226]
表1系统小扰动稳定下的参数设置
[0227][0228][0229]
在参数组1设置下，互联系统与其单机等值系统直流母线电压的波形和振荡频率如图8所示，其仿真振荡频率均为46hz；在参数组2设置下：互联系统与其单机等值系统直流母线电压的波形和振荡频率如图9所示，其仿真振荡频率均为14hz；由此验证了本发明所提单机等值建模方法的有效性。
[0230]
从而，通过单机等值模型充分考虑了多台并网ac/dc换流器及直流并网恒功率负载的控制能力及特性，并未弱化或忽略某一个环节对稳定性的影响，所得结论可以全面反映低压柔性互联系统的所有动态特性。解决了多换流器并网的低压台区柔性互联系统的复杂建模问题，结合自动控制理论可同步进行小信号稳定和大信号稳定分析，简化系统的稳定性建模分析难度，进而支撑低压台区柔性互联系统的控制参数制定及协调控制控制研究。
[0231]
可选地，确定多换流器并网的低压台区柔性互联系统的网络等效模型以及单台换流器并网的目标单机等值模型，包括：
[0232]
将低压台区互联系统的多台并网换流器以lcl型滤波器进行等效，设置电流环控制带宽小于lcl滤波器谐振频率，将lcl型滤波器近似等效为纯电感模型，即l型滤波器，确
定多换流器并网的低压台区互联系统的网络等效模型；
[0233]
确定与所述网络等效模型对应的目标单机等值模型。
[0234]
可选地，将多换流器交流侧滤波电感等效为单机等值的滤波电感，确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，包括：
[0235]
确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系为：
[0236][0237]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量。
[0238]
可选地，基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的各个控制环节的传递函数以及控制参数，包括:
[0239]
基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的电流内环的控制环节的闭环传递函数：
[0240][0241]
式中：id为并网换流器向直流母线的输出电流，i
dref
为电流参考值，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数，l为系统的等效电感，s为拉普拉斯算子；
[0242]
确定目标单机等值模型考虑电流内环控制的电压外环的控制环节的闭环传递函数为：
[0243][0244]
式中：u
dc
为并网换流器的直流电压，u
dcref
为直流输出电压参考值，k
ip
和k
ii
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数，l为系统的等效电感，c
eq
和r
eq
分别为系统的直流滤波电容和直流负荷电阻，u
dc0
和u
d0
分别为等值单机直流输出电压和基波电压d轴分量在某稳态运行点处的数值，s为拉普拉斯算子；
[0245]
确定目标单机等值模型的下垂控制环节的闭环传递函数为：
[0246][0247]
式中：kd为换流器的下垂系数。
[0248]
可选地，所述各个控制环节的传递函数包括电流内环控制环节的传递函数、电压外环控制环节的传递函数以及下垂控制环节的传递函数；
[0249]
所述各个控制参数包括电流内环控制环节的控制参数、电压外环控制环节的控制参数以及下垂控制环节的控制参数。
[0250]
可选地，确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系，包括：
[0251]
将实际多换流器并网系统中多台换流器的电流内环控制环节等效为目标单台换流器并网的电流内环控制环节，目标单台换流器并网的电流内环的闭环传递函数为：
[0252][0253]
式中：id为并网换流器向直流母线的输出电流，i
dref
为电流参考值，k
ipx k
iix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数和积分系数，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数；
[0254]
确定目标单台换流器的电流内环控制参数与目标单机等值模型的电流内环的控制参数间的关系为：
[0255][0256]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量，k
ipx k
iix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数和积分系数，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数。
[0257]
可选地，确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系，还包括：
[0258]
将实际多换流器并网系统中多台换流器的电压外环控制环节等效为目标单台换流器并网的电压外环控制环节，目标单台换流器并网的电压外环的闭环传递函数为：
[0259][0260]
式中：k
vpx
、k
vix
分别为第x台换流器的电压外环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数；
[0261]
确定目标单台换流器的电压外环控制参数与目标单机等值模型的电压外环的控制参数间的关系为：
[0262][0263]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量，k
vpx
、k
vix
分别为第x台换流器的电压外环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数。
[0264]
可选地，确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系，还包括：
[0265]
将实际多换流器并网系统中多台换流器的下垂控制环节等效为目标单台换流器并网的下垂控制环节，目标单台换流器并网的下垂控制的闭环传递函数为：
[0266][0267]
确定目标单台换流器的下垂控制参数与目标单机等值模型的下垂控制参数间的关系为：
[0268]
kd＝k
dx
p
x
[0269]
式中：p
x
为第x台换流器的下垂均分系数，k
dx
为第x台换流器的下垂控制系数，kd分别为目标单机等值模型的下垂控制系数。
[0270]
可选地，基于所述目标单机等值模型得到满足稳定性要求的等值换流器控制参数，根据所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数间的联系，获取每台变流器各个控制环节的控制参数，包括：获取每台变流器各个控制环节的控制参数为：
[0271][0272][0273]
[0274]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量，k
ipx
、k
iix
、k
vpx
、k
vix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数、电流内环积分系数、电压外环比例系数和电压外环积分系数；k
ipe
、k
iie
、k
vp
、k
vi
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数、电流内环积分系数、电压外环比例系数和电压外环积分系数。p
x
为第x台换流器的下垂均分系数，k
dx
为第x台换流器的下垂控制系数，kd分别为目标单机等值模型的下垂控制系数，i
dc
为等值单机直流输出电流，i
dcx
为第x台换流器的直流输出电流
[0275]
从而，通过单机等值模型充分考虑了多台并网ac/dc换流器及直流并网恒功率负载的控制能力及特性，并未弱化或忽略某一个环节对稳定性的影响，所得结论可以全面反映低压柔性互联系统的所有动态特性。解决了多换流器并网的低压台区柔性互联系统的复杂建模问题，结合自动控制理论可同步进行小信号稳定和大信号稳定分析，简化系统的稳定性建模分析难度，进而支撑低压台区柔性互联系统的控制参数制定及协调控制控制研究。
[0276]
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模系统1000，参考图10所示，该系统1000包括：
[0277]
确定目标单机等值模型模块1010，用于确定多换流器并网的低压台区柔性互联系统的网络等效模型以及单台换流器并网的目标单机等值模型；
[0278]
确定滤波电感关系模块1020，用于确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系；
[0279]
确定单机等值传递函数模块1030，用于基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的各个控制环节的传递函数以及控制参数；
[0280]
确定各台换流器传递函数模块1040，用于确定实际多换流器并网系统的各台换流器的各个环节的传递函数以及控制参数，并将所述目标单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数建立联系；
[0281]
获取每台变流器控制参数模块1050，用于在实际模型分析中，基于所述目标单机等值模型得到满足稳定性要求的等值换流器控制参数，根据上述步骤获取的单机等值模型的各个控制环节的控制参数与实际多换流器并网系统的各台换流器的各个控制环节的控制参数间的联系，获取每台变流器各个控制环节的控制参数。可选地，确定目标单机等值模型模块，包括：
[0282]
确定网络等效模型子模块，用于将低压台区互联系统的多台并网换流器以lcl型滤波器进行等效，设置电流环控制带宽小于lcl滤波器谐振频率，将lcl型滤波器近似等效为纯电感模型，即l型滤波器控制拓扑模型，确定多换流器并网的低压台区互联系统的网络等效模型；
[0283]
确定目标单机等值模型子模块，用于确定与所述网络等效模型对应的目标单机等值模型。
[0284]
可选地，确定滤波电感关系模块，包括：
[0285]
确定滤波电感关系子模块，用于确定所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的的滤波电感关系为：
[0286][0287]
式中：l为系统的等效电感，lx为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量。
[0288]
可选地，确定单机等值传递函数模块，包括:
[0289]
确定单机等值电流内环传递函数子模块，用于基于所述网络等效模型与所述目标单机等值模型的滤波电感关系，确定目标单机等值模型的电流内环的控制环节的闭环传递函数：
[0290][0291]
式中：id为并网换流器向直流母线的输出电流，i
dref
为电流参考值，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数，l为系统的等效电感，s为拉普拉斯算子；
[0292]
确定单机等值电压外环传递函数子模块，用于确定目标单机等值模型考虑电流内环控制的电压外环的控制环节的闭环传递函数为：
[0293][0294]
式中：u
dc
为并网换流器的直流电压，u
dcref
为直流输出电压参考值，k
ip
和k
ii
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数，l为系统的等效电感，c
eq
和r
eq
分别为系统的直流滤波电容和直流负荷电阻，u
dc0
和u
d0
分别为等值单机直流输出电压和基波电压d轴分量在某稳态运行点处的数值，s为拉普拉斯算子；
[0295]
确定单机等值下垂控制传递函数子模块，用于确定目标单机等值模型的下垂控制环节的闭环传递函数为：
[0296][0297]
式中：kd为换流器的下垂系数。
[0298]
可选地，所述各个控制环节的传递函数包括电流内环控制环节的传递函数、电压外环控制环节的传递函数以及下垂控制环节的传递函数；
[0299]
所述各个控制参数包括电流内环控制环节的控制参数、电压外环控制环节的控制参数以及下垂控制环节的控制参数。
[0300]
可选地，确定各台换流器传递函数模块，包括：
[0301]
确定目标单台换流器电流内环子模块，用于将实际多换流器并网系统中多台换流器的电流内环控制环节等效为目标单台换流器并网的电流内环控制环节，目标单台换流器并网的电流内环的闭环传递函数为：
[0302][0303]
式中：id为并网换流器向直流母线的输出电流，i
dref
为电流参考值，k
ipx k
iix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数和积分系数，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数；
[0304]
确定电流内环控制参数关系子模块，用于确定目标单台换流器的电流内环控制参数与目标单机等值模型的电流内环的控制参数间的关系为：
[0305][0306]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量，k
ipx k
iix
分别为第x台换流器的电流内环比例系数和积分系数，k
ipe
和k
iie
分别为目标单机等值模型的电流内环比例系数和积分系数。
[0307]
可选地，确定各台换流器传递函数模块，还包括：
[0308]
确定目标单台换流器电压外环子模块，用于将实际多换流器并网系统中多台换流器的电压外环控制环节等效为目标单台换流器并网的电压外环控制环节，目标单台换流器并网的电压外环的闭环传递函数为：
[0309][0310]
式中：k
vpx
、k
vix
分别为第x台换流器的电压外环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数；
[0311]
确定电压外环控制参数关系子模块，用于确定目标单台换流器的电压外环控制参数与目标单机等值模型的电压外环的控制参数间的关系为：
[0312][0313]
式中：l为系统的等效电感，l
x
为第x台换流器的滤波电感，n为并网换流器数量，k
vpx
、k
vix
分别为第x台换流器的电压外环比例系数和积分系数，k
vp
和k
vi
分别为目标单机等值模型的电压外环比例系数和积分系数。
[0314]
可选地，确定各台换流器传递函数模块，还包括：
[0315]
确定目标单台换流器下垂控制子模块，用于将实际多换流器并网系统中多台换流器的下垂控制环节等效为目标单台换流器并网的下垂控制环节，目标单台换流器并网的下垂控制的闭环传递函数为：
[0316][0317]
确定下垂控制参数关系子模块，确定目标单台换流器的下垂控制参数与目标单机等值模型的下垂控制参数间的关系为：
[0318]
kd＝k
dx
p
x
[0319]
式中：p
x
为第x台换流器的下垂均分系数，k
dx
为第x台换流器的下垂控制系数，kd分别为目标单机等值模型的下垂控制系数。
[0320]
可选地，获取每台变流器控制参数模块1050，包括：
[0321]
获取每台变流器控制参数子模块，用于获取每台变流器各个控制环节的控制参数为：
[0322][0323][0324][0325]
本发明的实施例的一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模系统1000与本发明的另一个实施例的一种用于多换流器并网柔性互联系统的单机等值建模方法100相对应，在此不再赘述。
[0326]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0327]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0328]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0329]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0330]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0331]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。