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申请/专利权人：华北电力大学;华北电力科学研究院有限责任公司

摘要：本发明涉及一种VSC换流器的快速仿真方法及系统，属于电压源型换流器领域，首先将现有的两种VSC换流器解耦，得到可以分网、用于仿真计算的解耦电路，实现VSC换流器交直流侧的解耦，对解耦的接口电路使用指数积分求解，在提升了计算精度的同时，使得两种拓扑的VSC在求解过程中得到统一。然后在对含有VSC换流器的电网进行仿真计算时，将电网中的VSC拓扑电路替换成VSC解耦电路，可以将整个电网，分解成为若干个子系统，子系统之间使用节点电压法求解，VSC换流器交直流解耦的接口电路使用指数积分求解，同时子系统之间仿真时相差半个仿真步长具有二阶精度。

主权项：1.一种VSC换流器的快速仿真方法，其特征在于，所述快速仿真方法包括：利用一阶电路指数解析解中积分面积的等效性，对VSC换流器的交直流侧进行解耦，获得VSC解耦电路；所述VSC换流器为直流侧电容接地VSC换流器或直流侧电容不接地VSC换流器；将电力系统中VSC换流器替换为VSC解耦电路，并利用VSC解耦电路对替换后的电力系统进行分网，获得分网后的电力系统；所述分网后的电力系统包括第一子网和第二子网，所述第一子网包括VSC交流侧以及与VSC交流侧连接的子系统，所述第二子网包括VSC直流侧以及与VSC直流侧连接的子系统；初始化分网后的电力系统的仿真参数；所述仿真参数包括仿真总时长和仿真时刻；相邻仿真时刻间隔半个仿真步长；根据tn仿真时刻VSC交流侧受控电压源，采用节点电压法计算tn仿真时刻VSC交流侧的端口电压；根据tn仿真时刻VSC交流侧的端口电压和tn仿真时刻VSC交流侧受控电压源，确定tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源；根据tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源，采用节点电压法计算tn+12仿真时刻VSC直流侧端口注入电流；根据tn+12仿真时刻VSC直流侧端口注入电流和tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源，确定tn+1仿真时刻VSC交流侧受控电压源；若tn+1仿真时刻小于仿真总时长，则将tn仿真时刻更新为tn+1仿真时刻，返回步骤“根据tn仿真时刻VSC交流侧受控电压源，采用节点电压法计算tn仿真时刻VSC交流侧的端口电压”；若tn+1仿真时刻大于或等于仿真总时长，则仿真结束；所述利用一阶电路指数解析解中积分面积的等效性，对VSC换流器的交直流侧进行解耦，获得VSC解耦电路，具体包括：将VSC换流器中的IGBT开关组用二值电阻模型进行替代，获得VSC换流器等效电路；利用一阶电路指数解析解中积分面积的等效性，对VSC换流器等效电路的VSC交流侧和VSC直流侧进行解耦，获得VSC解耦电路；当VSC换流器为直流侧电容接地VSC换流器时，所述VSC解耦电路的VSC交流侧包括交流侧三相电抗器、交流侧三相等效电阻、交流侧三相受控电压源；所述VSC解耦电路的VSC直流侧包括直流侧电容C1、直流侧电容C2、与直流侧电容C1并联的受控电流源、与直流侧电容C2并联的受控电流源、与直流侧电容C1并联的等效电导、与直流侧电容C2并联的等效电导；当VSC换流器为直流侧电容不接地VSC换流器时，所述VSC解耦电路的VSC交流侧包括交流侧三相电抗器、交流侧三相等效电阻、交流侧AB相间受控电压源和交流侧BC相间受控电压源；所述VSC解耦电路的VSC直流侧包括直流侧电容C、与直流侧电容C并联的受控电流源、与直流侧电容C并联的等效电导；所述利用一阶电路指数解析解中积分面积的等效性，对VSC换流器的交直流侧进行解耦，获得VSC解耦电路，之后还包括：当VSC换流器为直流侧电容接地VSC换流器时，利用公式确定VSC解耦电路的各参数；其中，ReqA、ReqB、ReqC分别为交流侧A、B、C相的等效电阻，Rsum为同一桥臂两个电阻的和，Rsum＝R1+R4＝R3+R6＝R5+R2＝Ron+Roff，Rmul为同一桥臂两个电阻的乘积，Rmul＝R1R4＝R3R6＝R5R2＝RonRoff，R1、R2、R3、R4、R5、R6分别为VSC换流器的六个电阻，Ron为开关导通时等效电阻值，Roff为开关关断时等效电阻值，kuA1和kuA2分别为A相受控电压源表达式中的第一受控源系数和第二受控源系数，kuB1和kuB2分别为B相受控电压源表达式中的第一受控源系数和第二受控源系数，kuC1和kuC2分别为C相受控电压源表达式中的第一受控源系数和第二受控源系数，Geq1为与直流侧电容C1并联的等效电导，Geq2为与直流侧电容C2并联的等效电导，kiA1、kiB1、kiC1分别为与直流侧电容C1并联的受控电流源表达式中的第一受控源系数、第二受控源系数、第三受控源系数，kiA2、kiB2、kiC2分别为与直流侧电容C2并联的受控电流源表达式中的第一受控源系数、第二受控源系数、第三受控源系数；当VSC换流器为直流侧电容不接地VSC换流器时，利用公式确定VSC解耦电路的各参数；其中，kuAB为交流侧AB相间受控电压源表达式中的受控源系数，kuBC为交流侧BC相间受控电压源表达式中的受控源系数，Geq为与直流侧电容C并联的等效电导，kiA、kiB、kiC为与直流侧电容C并联的受控电流源表达式中的第一受控源系数、第二受控源系数、第三受控源系数；所述根据tn仿真时刻VSC交流侧的端口电压和tn仿真时刻VSC交流侧受控电压源，确定tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源，具体包括：根据tn仿真时刻VSC交流侧的端口电压和tn仿真时刻VSC交流侧受控电压源值，利用直流侧电容接地VSC换流器的桥臂电流表达式或直流侧电容不接地VSC换流器的桥臂电流表达式计算tn+12仿真时刻VSC交流侧的桥臂电流；式中，分别为tn+12仿真时刻VSC交流侧A、B、C相的桥臂电流，Δt为仿真步长，LA、LB、LC分别为交流侧A、B、C相的电抗器电抗值，分别为tn-12仿真时刻VSC交流侧A、B、C相的桥臂电流，分别为tn仿真时刻VSC交流侧A、B、C相的端口电压，为A、B、C相在tn仿真时刻的VSC交流测受控电压源值，分别为tn仿真时刻VSC交流侧AB、BC相间的端口电压，为tn仿真时刻解耦电路VSC换流器两个受控电压源之间的节点的电压值；根据tn+12仿真时刻VSC交流侧的桥臂电流，利用直流侧电容接地VSC换流器的受控电流源计算公式或直流侧电容不接地VSC换流器的受控电流源计算公式计算tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源；式中，和分别为tn+12仿真时刻的直流侧电容C1和直流侧电容C2并联的受控电流源，为tn+12仿真时刻与直流侧电容C并联的受控电流源；所述根据tn+12仿真时刻VSC直流侧端口注入电流和tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源，确定tn+1仿真时刻VSC交流侧受控电压源，具体包括：根据tn+12仿真时刻VSC直流侧端口注入电流和tn+12仿真时刻与直流侧电容并联的受控电流源，利用直流侧电容接地VSC换流器的电容电压表达式或直流侧电容不接地VSC换流器的电容电压表达式计算tn+1仿真时刻直流侧电容的电容电压；式中，和分别为tn+1仿真时刻直流侧电容C1和直流侧电容C2的电容电压，C1和C2分别为直流侧电容C1和直流侧电容C2的电容，和分别为tn仿真时刻直流侧电容C1和直流侧电容C2的电容电压，和分别为tn+12仿真时刻的VSC直流侧端口注入电流值；为tn+1仿真时刻的直流侧电容C的电容电压，C为直流侧电容C的电容值，为tn仿真时刻的直流侧电容C的电容电压，为tn+12仿真时刻的VSC直流侧端口注入电流值；根据tn+1仿真时刻直流侧电容的电容电压，利用直流侧电容接地VSC换流器的受控电压源计算公式或直流侧电容不接地VSC换流器的受控电压源计算公式计算tn+1仿真时刻VSC交流侧受控电压源；式中，分别为A、B、C相在tn+1仿真时刻的VSC交流测受控电压源值；分别为在tn+1仿真时刻AB、BC相间的VSC交流侧受控电压源。

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