本发明涉及电力电子，具体涉及基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法及相关装置。
背景技术：
1、模块化多电平换流器(modular multilevel converter，mmc)具有模块化、开关频率低且输出电压波形失真小的优点，现已被广泛应用在高压直流输电领域，但电力电子设备具有的非线性及强耦合性等特征是导致系统振荡的重要原因，目前已发生多起高频振荡问题，目前主要是通过阻抗分析法解决基于mmc的互联系统振荡问题。
2、但是现有方法大多是针对单端mmc进行阻抗建模，将受端换流站等效为理想电压源，未考虑受端换流站和受端电网强度等因素，不利于对mmc柔性直流输电系统(modularmultilevel converter based high voltage direct current，mmc-hvdc)的谐波传递机理以及高频振荡问题进行整体分析。
3、综上所述，研发基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，仍是电力电子领域中急需解决的关键问题。
技术实现思路
1、针对现有技术所存在的问题，本发明的目的在于提供基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法及相关装置，通过构建mmc-hvdc系统送、受端mmc的小信号模型，进而形成mmc-hvdc系统中高频端的阻抗模型，本发明解决了现有研究分析mmc-hvdc系统阻抗特性时仅考虑送端换流站的阻抗特性的问题，提高了mmc-hvdc系统阻抗模型的精度，可有效提升送端系统振荡分析精度，研究可为分析mmc-hvdc系统的谐波传播机理以及高频振荡问题提供模型支撑。
2、为克服现有技术不足，本发明的目的之一在于提供一种基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，本发明的目的之一提供了如下技术方案：
3、基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，以下步骤：
4、根据mmc-hvdc的拓扑结构和工作原理，建立mmc-hvdc系统的送端mmc、受端mmc主电路的稳态数学模型，在送端注入正序、负序扰动信号，将送端、受端mmc主电路的稳态数学模型简化为小信号模型；
5、将小信号与mmc-hvdc系统的直流输电模型进行结合，得到mmc-hvdc系统的阻抗模型；
6、对所述阻抗模型进行仿真，验证阻抗模型的精度。
7、本发明进一步设置为：所述建立mmc-hvdc系统的送端mmc、受端mmc主电路的稳态数学模型，在送端注入正序、负序扰动信号，将送端、受端mmc主电路的稳态数学模型简化为小信号模型；包括以下步骤：
8、在三相静止坐标系下建立送端mmc、受端mmc主电路的电路方程，得到主电路的时域稳态数学模型；
9、通过傅里叶分解，将主电路的时域稳态数学模型以矩阵形式转换成频域稳态模型，将其频域稳态模型简化为送端mmc、受端mmc的上桥臂表示的频域稳态模型，送端mmc、受端mmc的上桥臂表示的频域稳态模型可分别代表送端mmc、受端mmc的稳态数学模型；
10、在送端注入正序、负序扰动信号，将送端、受端mmc主电路的稳态数学模型简化为小信号模型。
11、本发明进一步设置为：所述送端mmc以控制输出功率为控制目标，且控制环节包括对有功功率外环、无功功率外环、电流内环以及环流抑制环节进行pi控制，所述受端mmc以维持直流电压稳定为控制目标，且控制环节包括直流电压外环、无功功率外环、电流内环以及环流抑制环节进行pi控制。
12、本发明进一步设置为：所述送端mmc主电路的小信号模型为：
13、
14、其中，表示扰动下上桥臂投切系数；表示扰动下上桥臂电流；表示扰动下送端直流侧电压；表示扰动下上桥臂子模块总电压；表示送端交流侧注入的正序电压；isu、vsu、msu分别为稳态下上桥臂电流、上桥臂子模块总电压、上桥臂投切系数。ysl、zsc分别为桥臂导纳、桥臂电容阻抗。其中大写字母为矩阵，小写字母为向量。
15、送端mmc各控制环节对投切系数的影响可以表示为：
16、
17、其中，qsi、qsc分别表示交流电流环节、环流抑制环节对投切系数的影响，表示有功功率控制环对投切系数的影响，表示无功功率控制环对投切系数的影响。
18、本发明进一步设置为：所述受端mmc主电路的小信号模型为：
19、
20、其中，表示扰动下上桥臂投切系数；表示扰动下上桥臂电流；表示扰动下受端直流侧电压；表示扰动下上桥臂子模块总电压；iru、vru、mru分别为稳态下上桥臂电流、上桥臂子模块总电压、上桥臂投切系数。yrl1、zrc分别为桥臂导纳、桥臂电容阻抗。其中大写字母为矩阵，小写字母为向量。
21、受端mmc各控制环节对投切系数的影响可以表示为：
22、
23、其中，qri、qrc分别表示交流电流环节、环流抑制环节对投切系数的影响，表示无功功率控制环对投切系数的影响，qrv表示直流电压控制环对投切系数的影响。
24、本发明进一步设置为：所述将小信号模型与mmc-hvdc系统的直流输电线路模型进行结合，得到mmc-hvdc系统的阻抗模型，包括以下步骤：
25、建立直流输电线路模型；
26、联立受端mmc主电路的小信号模型和控制部分的小信号模型，得到受端mmc直流侧阻抗模型；
27、所述受端mmc直流侧阻抗模型结合直流输电线路模型，与送端mmc主电路的小信号模型、控制系统的小信号模型联立，得到mmc-hvdc系统的阻抗模型。
28、本发明进一步设置为：所述受端mmc直流侧阻抗模型满足方程：
29、
30、其中：分别表示为扰动项受端直流侧电流、电压；函数ek、fk分别表示稳态运行时mmc三相桥臂物理量的相序特点以及上下桥臂的相位关系；u为单位矩阵；vrq表示为送端无功功率下的送端交流电压。
31、本发明进一步设置为：所述mmc-hvdc系统的导纳为：
32、
33、mmc-hvdc系统的阻抗为：
34、其中：函数ak、bk表示扰动注入后mmc桥臂内部物理量间的相序以及上下桥臂间的相位关系；d为直流线路和受端换流站的阻抗；vsp、isp分别为送端有功功率下的交流侧电压、上桥臂电流；vsq、isq分别为送端无功功率下的交流侧电压、上桥臂电流。
35、本发明的目的之二在于提供一种基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模装置，其通过计算正、负序扰动电压和电流，进而得到阻抗模型。
36、本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
37、一种基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模装置，包括：
38、计算模块，根据mmc-hvdc的拓扑结构和工作原理，建立mmc-hvdc系统的送端mmc、受端mmc主电路的稳态数学模型，在送端注入正序、负序扰动信号，将送端mmc、受端mmc主电路的稳态数学模型简化为小信号模型；将小信号模型与mmc-hvdc系统的直流输电线路模型进行结合，得到mmc-hvdc系统的阻抗模型；
39、仿真模块，用于对所述阻抗模型进行仿真，验证所述阻抗模型的精度。
40、本发明的目的之三在于提供执行发明目的之一的电子设备，其中包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储介质中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法。
41、本发明的目的之四在于提供存储发明目的之一的计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法。
42、有益效果
43、采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下
44、有益效果：
45、本发明中，通过基于多谐波线性化方法建立的计及受端换流站的mmc-hvdc系统中高频段的阻抗模型，通过构建mmc-hvdc系统送、受端mmc的小信号模型，进而形成mmc-hvdc系统中高频端的阻抗模型，本发明解决了现有研究分析mmc-hvdc系统阻抗特性时仅考虑送端换流站的阻抗特性的问题，完善了现有研究考虑mmc-hvdc系统模型不全面的问题，能够有效提高mmc-hvdc系统模型的精度，有效提升送端系统振荡分析精度，有利于对mmc-hvdc系统的谐波传递机理以及振荡问题进行整体分析。
1.基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述建立mmc-hvdc系统的送端mmc、受端mmc主电路的稳态数学模型以及小信号模型，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述送端mmc以控制输出功率为控制目标，且控制环节包括对有功功率外环、无功功率外环、电流内环以及环流抑制环节进行pi控制；
4.根据权利要求3所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述送端mmc主电路的小信号模型为：
5.根据权利要求4所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述将小信号模型与mmc-hvdc系统的直流输电模型进行结合，得到mmc-hvdc系统的阻抗模型，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述受端mmc直流侧阻抗模型满足方程：
8.根据权利要求7所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法，其特征在于，所述mmc-hvdc系统的导纳为：
9.一种基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模装置，其特征在于，其包括：
10.一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的基于多谐波线性化的柔性直流阻抗建模方法。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述的光伏系统序阻抗建模方法。
