(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210664005.9 (22)申请日 2022.06.13 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 申请人 国家电网公司华中分部 (72)发明人 胡家兵　杜步阳　朱建行　邵德军　 石梦璇　徐友平　潘晓杰　王玉坤　 张慕婕　郭泽仁　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 尹丽媛 (51)Int.Cl. H02J 3/36(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 17/14(2006.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 适用于LCC-HVDC系统的线性周期时变模型 建立方法 (57)摘要 本发明公开了一种适用于LCC ‑HVDC系统的 线性周期时变模 型建立方法和装置， 属于电力系 统电磁动态建模技术领域， 所述方法包括： 将整 流站、 逆变站、 直流网络原始数学模型中的开关 函数进行傅里叶级数展开， 在 展开式的稳态周期 轨迹上线性化得到整流站、 逆变站和直流网络的 线性周期时变模型； 在控制系统、 交流网络原始 数学模型的稳态周期轨迹上线性化得到控制系 统和交流网络的线性周期时变模型； 整合整流 站、 逆变站、 直流网络、 控制系统和交流网络的线 性周期时变模 型， 得到系统整体的线性周期时变 模型。 本发明能够准确反映系统开关过程、 锁相 环等环节的动态特性， 同时具有复杂程度低、 适 用于实际大规模电力系统电磁稳定性分析的特 征。 权利要求书5页 说明书11页 附图4页 CN 115189388 A 2022.10.14 CN 115189388 A 1.一种适用于LC C‑HVDC系统的线性周期时变模型建立方法， 其特 征在于， 包括： S1： 基于开关函数理论建立LCC ‑HVDC系统对应的整流站原始数学模型和逆变站原始数 学模型； S2： 基于换相变压器漏感折算函数和开关函数理论建立所述LCC ‑HVDC系统对应的直流 网络原始数学模型； S3： 利用LCC ‑HVDC系统的控制器结构和CIGRE基准模型的交流滤波器拓扑建立所述 LCC‑HVDC系统对应的控制系统原 始数学模型和交流网络原 始数学模型； S4： 将所述整流站原始数学模型、 所述逆变站原始数学模型、 所述直流网络原始数学模 型中的开关函数进行傅里叶级数展开， 表示为不同频次分量叠加的数学形式， 在所述数学 形式的稳态周期轨迹上线性化， 得到所述LCC ‑HVDC系统对应的整流站线性周期时变模型、 逆变站线性周期时变模型和直 流网络线性周期时变模型； S5： 针对LCC ‑HVDC系统对应的控制系统原始数学模型和交流网络原始数学模型， 直接 在其稳态周期 轨迹上线性化， 得到所述LCC ‑HVDC系统对应的控制系统线性周期时变模 型和 交流网络线性周期时变模型； S6： 整合所述整流站线性周期时变模型、 所述逆变站线性周期时变模型、 所述直流网络 线性周期时变模型、 所述控制系统线性周期时变模型和所述交流网络线性周期时变模型， 得到所述 LCC‑HVDC系统整体的线性周期时变模型。 2.如权利要求1所述的适用于LCC ‑HVDC系统的线性周期时变模型建立方法， 其特征在 于， 所述S1包括： 利用公式 建立LCC‑HVDC系统对应的整流站原始数学模 型和逆变站 原始数学模型； 其中， udcx为换流站直流侧电压， idcx为换流站直流侧电流， ugax、 ugbx和ugcx均为换流母线 电压， igax、 igbx和igcx均为换流站出口侧交流电流， Suax、 Subx和Sucx均为电压开关函数， Siax、 Sibx和Sicx均为电流 开关函数， 且下 标x为r和i时分别表示整流侧变量和逆变侧变量。 3.如权利要求2所述的适用于LCC ‑HVDC系统的线性周期时变模型建立方法， 其特征在 于， 所述电压 开关函数和所述电流开关函 数均与换相重叠角 μx相关， 所述 换相重叠角 μx的表 达式为： 其中， αx为换流站控制系统输出的触发角， ω0为基波频率， LTx为换相变压器漏电感， Ugx 为换流母线电压的相电压幅值。 4.如权利要求2所述的适用于LCC ‑HVDC系统的线性周期时变模型建立方法， 其特征在 于， 所述S2包括：权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115189388 A 2利用公式 建立所述直流网络原始数学模型； 其中， Ldcx表示直流侧电感， Stx表示换相变压器漏感折算函数， LTx表示换相 变压器漏感， Rdcx为直 流线路电阻， udcx为换流器直 流侧电压， udcm为直流线路电容电压， Cdc为直流线路电容。 5.如权利要求4所述的适用于LCC ‑HVDC系统的线性周期时变模型建立方法， 其特征在 于， 所述控制系统原始数学模型包括： 整流站控制系统原始数学模型和逆变站控制系统原 始数学模 型； 所述交流网络原始数学模 型包括： 整流站交流主回路原始数学模型、 逆变站交 流主回路原 始数学模型和交流滤波器的原 始数学模型； 其中， 所述整流站控制系统原 始数学模型的数 学表达式为： αr为整流 站定电流PI控制器输出 的触发角， 为整流站直流电流指令值， Tfr为直流电流采样滤波 时间常数， θpr为整流站锁相环的输出相位， kp1和ki1分别为整流站定电流PI控制器的比例系 数和积分系数； kp2和ki2分别为整流站锁相环PI控制器的比例系数和积分系数； 为电压 ugar、 ugbr、 ugcr在锁相坐标系下的Q轴分量； 所述逆变站控制系统原 始数学模型的数 学表达式为： αi为逆变站 定电压PI控制器输出的触发角， 为逆变站直流电压指令值， Tfi为直流电压采样滤波时 间常数， θpi为逆变站锁相 环输出的相位， kp3， ki3分别为逆变站定电压PI控制器的比例系数 和积分系数； kp4， ki4分别为逆变站锁相环PI控制器的比例系数和积分系数， 为电压ugai、 ugbi、 ugci在锁相坐标系下的Q轴分量；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115189388 A 3