交直流混联系统的能量函数构造方法综述与探究

根据所归纳的问题，在探究交直流混联系统的能量函数构造方法时，主要有以下两个目标：

1）该能量函数考虑LCC-HVDC动态且计及换流母线处交流电压的变化；

2）该能量函数中与LCC-HVDC相关的暂态能量项满足类似端口能量的形式，以方便集成LCC-HVDC能量至结构保持能量函数。

本文提出并探究了基于变量拟合法的交直流系统能量函数构造思路，基于电磁暂态仿真生成的变量波形进行相关性分析与变量间解析关系近似拟合。本文分别探究了基于直流有功功率与换流母线交流电压相角线性拟合、直流有功功率与换流母线交流电压幅值线性拟合的能量函数构造思路，虽未构造出满足要求的交直流系统结构保持能量函数，但结合探究过程中遇到的问题与挑战，梳理并分析了构造该类能量函数的技术瓶颈，如下所述：

1）基于构造结构保持能量函数的要求，需要LCC-HVDC的暂态能量满足类似端口能量的形式；基于在能量函数中反映交流系统与直流系统之间交互动态的系统分析需求，需要在构造能量函数时考虑LCC-HVDC动态且计及换流母线交流电压变化。以上两个需求难以同时满足。

2）构造上述能量函数的关键在于结合LCC-HVDC动态模型对其端口能量形式中的积分项进行解析表达，而LCC-HVDC模型中不含换流母线处电压相角这一变量，难以找到直流有功功率与换流母线交流电压相角之间的解析关系，这使得积分项难以解析表达。变量拟合法是克服该瓶颈的一种可能思路。

本文综述了近年来在交直流混联系统能量函数构造方面的研究成果，基于现有交直流系统能量函数的不足之处，说明需要构造考虑直流动态且计及换流母线交流电压变化的交直流系统结构保持能量函数。为构造该类能量函数，本文提出并探究了基于变量拟合法的交直流系统能量函数构造思路，并进一步阐明了构造该类能量函数的技术瓶颈所在。

构造能量函数需要一定的经验与试错，因此，基于工程实际需求，该方向仍值得未来进一步探索。针对交直流系统能量函数的构造瓶颈，总结出以下可能的突破思路，以期为相关研究提供借鉴与参考：

1）在能量函数构造方法上，可以进一步探究基于变量拟合法的构造思路，尝试用其他的拟合方法对直流有功功率与换流母线交流电压相角进行拟合，以实现对端口能量形式的积分项进行解析表达；

2）在直流系统模型上，考虑工程实际中的具体应用场景，对LCC-HVDC模型进行相应修正，例如仅考虑机电暂态时间尺度的低阶LCC-HVDC动态模型，并基于修正模型进一步尝试构造交直流系统的能量函数。