本发明属于逆变型电源建模，具体涉及一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法及系统。
背景技术：
1、随着新能源规模的不断增大，其故障后脱网对电网的影响越来越重要，新的新能源并网标准要求机组应耐受一定电网故障引起的电压跌落，在低电压穿越的过程中不仅需要向电网注入一定的正序无功电流，而且需要吸收一定的负序无功电流用以抑制负序电压的升高，与此同时，一定的负序无功电流有助于依赖于负序分量继电保护原理的正确动作。
2、目前关于新能源场站的仿真基本上都是利用大量分立半导体器件模型搭建详细的仿真模型。这种仿真模型虽然与物理模型基本一致，但由于包含的电力电子器件较多，导致模型非常庞大，仿真计算量随着系统规模增大成指数倍增长，这使得仿真平台无法有效处理，严重制约了系统的仿真速度，尤其对于大规模含电力电子装置的新能源系统，详细建模几乎无法实现。然而出于对继电保护的需求，目前实际现场应用的继电保护装置，无论稳态量保护还是暂态量保护均采用的是基于工频量的保护原理。同时互感器由于频带宽度的限制，对一次系统中的高次谐波具有一定的滤波作用，且系统二次侧大都包含滤波环节，高次谐波将会被滤掉，电网二次侧一般只能获取系统电流的低频分量。因此对于继电保护而言，新能源场站的工频分量在整个故障过程中的响应特性及数据的获得意义重大。因此，综上所述，目前现有逆变型电源的详细建模方法中，由于其模型庞大带来的仿真计算量增长，导致仿真的速度不足，进而影响建模的有效实现。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法及系统，以解决目前现有逆变型电源的详细建模方法中，由于其模型庞大带来的仿真计算量增长，导致仿真的速度不足，进而影响建模有效实现的问题。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明提供计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，具体包括如下步骤：
4、s1、根据网侧换流器典型双闭环控制策略以及新能源机组低电压穿越标准要求，构建以机侧换流器输入功率、并网点电压、正序同步坐标系d轴超前定子a轴的角度和负序同步坐标系d轴超前定子a轴的角度为输入量，以直流侧电压、正负序dq轴电流实际值为输出量的简化模型；
5、s2、设定预置参数，初始化逆变型电源的简化模型的输出变量；
6、s3、根据并网点测得的三相电压，使用序分量法将三相静止坐标系下的电压分量分离，对分离出的正序分量和负序分量进行派克变换，通过d轴电压矢量定向控制，得到正序d轴电压、负序d轴电压和负序q轴电压；
7、s4、判断直流侧电压是否超过预置参数，基于网侧换流器有功功率平衡关系，根据直流卸荷电阻是否投入分别采用两种不同的直流侧电压计算表达式；
8、s5、基于s3和s4，根据电压外环控制器结构和低电压穿越控制策略计算得到低电压穿越期间正序d、q轴电流和负序d、q轴电流的参考值；
9、s6、根据网侧换流器的电流内环控制器结构，确定正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值的计算表达式；
10、s7、将s4-s6中的数学表达式离散化，将离散化后的离散化方程输入至仿真平台；
11、s8、仿真平台对离散化方程进行迭代计算，对输出的正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值进行派克反变化，相加得到逆变型电源等效的机组输出电流表达式，完成对计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模。
12、在一些实施方式中，在s2中，预置参数包括：直流侧电压参考值、直流侧电压阈值、变流器直流电压外环比例系数和积分系数、变流器正序及负序电流内环比例系数和积分系数、低穿期间有功及无功电流比例系数、变流器最大允许电流。
13、在一些实施方式中，在s2中，逆变型电源简化模型的输出变量包括直流侧电压、正序dq轴电流实际值和负序dq轴电流实际值。
14、在一些实施方式中，在s3中，使用序分量法和派克变换对三相静止坐标系下的电压分量进行正负序分离，具体按照如下公式(1)进行：
15、
16、其中，a＝ej2π/3。
17、正序d轴电压ud1具体为：
18、
19、其中，θ1为网侧正序电压经锁相环输出的角度，ua1,ub1,uc1为并网点正序三相电压；
20、负序d轴电压ud2和q轴电压uq2具体为：
21、
22、其中，θ2为网侧负序电压经锁相环输出的角度，ua2,ub2,uc2为网侧负序三相电压。
23、在一些实施方式中，在s4中，若直流电压udc超过阈值，则投入直流卸荷电阻；此时直流电压表示式具体如下公式(4)：
24、
25、其中，c为直流侧电容，p为机侧换流器输入功率，id1为网侧正序d轴电流实际值，id2为网侧负序d轴电流实际值，iq2为网侧负序q轴电流实际值，r为变流器开关损耗等效电阻，r为卸荷电阻；
26、若直流电压udc未超过阈值，则直流电压表示式具体如下公式(5)：
27、
28、在一些实施方式中，在s5中，低电压穿越期间正序d、q轴电流和负序d、q轴电流的参考值具体如下公式(6)：
29、
30、其中，kpu和kiu为变流器直流电压外环比例系数和积分系数，udc_ref为直流侧电压参考值，id1_ref、iq1_ref、id2_ref、iq2_ref分别为正序d、q轴电流参考值和负序d、q轴电流参考值，kq1、kd1和k2为比例系数，id1_0为故障前正序有功电流，imax为变流器最大允许电流，in为风电机组额定电流。
31、在一些实施方式中，在s6中，正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值的计算表达式具体如下公式(7)：
32、
33、其中，kpi1和kii1为变流器正序电流内环比例系数和积分系数、kpi2和kii2为变流器负序电流内环比例系数和积分系数，l为滤波电感。
34、在一些实施方式中，在s7中，离散化方程具体为：
35、
36、其中，[udc_min,udc_max]为直流侧电压阈值，ts为仿真步长。
37、在一些实施方式中，在s8中，逆变型电源等效压控电流源对应的电流表达式具体如下公式(9)：
38、
39、本发明还提供一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模系统，包括数据处理模块以及仿真模块；数据处理模块用于对数据进行处理和计算，仿真模块用于基于处理和计算后的数据，完成计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模；
40、一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模系统用于执行上述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法。
41、与现有技术相比，本发明一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法及系统具有以下有益的技术效果。
42、本发明提供一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，具体包括如下步骤：s1、根据网侧换流器典型双闭环控制策略以及新能源机组低电压穿越标准要求，构建以机侧换流器输入功率、并网点电压、正序同步坐标系d轴超前定子a轴的角度和负序同步坐标系d轴超前定子a轴的角度为输入量，以直流侧电压、正负序dq轴电流实际值为输出量的简化模型；s2、设定预置参数，初始化逆变型电源的简化模型的输出变量；s3、根据并网点测得的三相电压，使用序分量法将三相静止坐标系下的电压分量分离，对分别分离出的正序分量和负序分量进行派克变换，得到正序d轴电压、负序d轴电压和负序q轴电压；s4、判断直流侧电压是否超过预置参数，根据网侧换流器有功功率平衡，采用两种不同的直流侧电压计算表达式；s5、基于s3和s4，计算得到低电压穿越期间正序d、q轴电流和负序d、q轴电流的参考值；s6、根据网侧换流器的控制结构，确定正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值的计算表达式；s7、将s4-s6中的数学表达式离散化，将离散化后的离散化方程输入至仿真平台；s8、仿真平台对离散化方程进行迭代计算，对输出的正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值进行派克反变化，相加得到逆变型电源等效压控电流源对应的电流表达式，完成对计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模。本发明从继电保护需求角度出发，忽略变流器内部复杂结构，仅保留其基本功能，兼顾其控制器的控制策略，实现了对网侧换流器的简化建模，同时也可以实现对逆变型电源故障暂态过程的简化建模。本发明构建以机侧换流器输入功率、并网点电压、同步坐标系d轴超前定子a轴的角度为输入量，以直流侧电压、正负序dq轴电流实际值为输出量的数学方程。简化模型首先根据电压外环控制器结构和现有低电压穿越控制策略实现了正序dq轴电流参考值和负序dq轴电流参考值的计算，接着根据电流内环控制器结构实现了正序dq轴电流实际值和负序dq轴电流实际值计算，从而整体实现了对计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模与仿真。本发明计及换流器的负序电流控制能力，考虑了现行新能源并网标准下对于不对称故障时低电压穿越能力的要求，能够实现对逆变型机组的简化建模，所提出的简化建模方法考虑了控制器影响，因此能够体现故障全过程逆变型电源输出短路电流特性，能够大幅度减小仿真时间。
43、本发明计及新能源并网标准中对于不对称故障穿越的要求，对全功率变流器重新进行数学建模，得到计及不对称故障穿越能力的逆变型电源的故障暂态简化仿真模型，可以在保证仿真精度的情况下，提高系统的仿真速度。将其用于大规模直驱风电场及光伏场站的建模中，也能实现快速仿真。
1.计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s2中，预置参数包括：直流侧电压参考值、直流侧电压阈值、变流器直流电压外环比例系数和积分系数、变流器正序及负序电流内环比例系数和积分系数、低穿期间有功及无功电流比例系数、变流器最大允许电流。
3.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s2中，逆变型电源简化模型的输出变量包括直流侧电压、正序dq轴电流实际值和负序dq轴电流实际值。
4.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s3中，使用序分量法和派克变换对三相静止坐标系下的电压分量进行正负序分离，具体按照如下公式(1)进行：
5.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s4中，若直流电压udc超过阈值，则投入直流卸荷电阻；此时直流电压表示式具体如下公式(4)：
6.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s5中，低电压穿越期间正序d、q轴电流和负序d、q轴电流的参考值具体如下公式(6)：
7.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s6中，正序d、q轴电流实际值、负序d、q轴电流实际值的计算表达式具体如下公式(7)：
8.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s7中，离散化方程具体为：
9.根据权利要求1所述的计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模方法，其特征在于，在所述s8中，逆变型电源等效压控电流源对应的电流表达式具体如下公式(9)：
10.一种计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模系统，其特征在于，包括数据处理模块以及仿真模块；所述数据处理模块用于对数据进行处理和计算，所述仿真模块用于基于处理和计算后的数据，完成计及不对称故障穿越的逆变型电源简化建模；
