[發明專利]一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法

有效

• 申請號: 201410181359.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104063536B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 姚為正;吳金龍;張浩;韓坤;劉普;甄帥
• 申請（專利權）人: 許繼電氣股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，屬于電力系統柔性輸配電和電力電子技術領域。

背景技術

隨著全控型電力電子器件的發展和電力電子技術在電力系統中的應用，基于電壓源換流器的柔性直流輸電(VSC-HVDC)技術日益受到重視。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter)是VSC-HVDC系統中應用的電壓源換流器的一種，它由多個半橋或全橋式子模塊按照一定的方式連接而成，通過分別控制各個子模塊IGBT組件的投入和切除狀態使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，實現能量的高效傳輸。

軟啟電阻作為模塊化多電平換流器充電階段限制電流的重要器件，如何對其進行設計并選定合適的阻值,以使其完全滿足換流器各種啟動工況需要的同時，具有經濟性，不留太大的功率裕量，是模塊化多電平換流器設計中的一個重要工作。由于軟啟過程時間本身較長，且使用詳細模型進行模塊化多電平換流器的軟啟動過程仿真消耗的時間很長，大大影響了軟啟電阻工程設計的效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，以解決現有模塊化多電平換流器軟啟仿真時間過長問題。

本發明為解決上述技術問題而提供一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，該仿真方法包括以下步驟：

1)建立軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路模型，以橋臂等效模塊代替多電平換流器的MMC換流閥橋臂，所述的橋臂等效模塊由兩個二極管，一個電容，一個恒功率受控電流源和一個泄放電阻構成；

2)配置橋臂等效模塊中各元件的參數，使所建立的軟啟過程下的模塊化多電平換流器等效電路模型與軟啟過程下模塊化多電平換流器詳細模型具有相同的外部特性；

3)對配置后的軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路的軟啟過程進行仿真。

所述的橋臂等效模塊的兩個二極管串接形成二極管支路后與電容、泄放電阻和受控電流源并聯，兩個二極管之間的引出點作為橋臂等效模塊的正輸出端，二極管支路的負端作為橋臂等效模塊的負輸出端。

所述的步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊的電容量為C＝C_s*n²/N，其中Cs為MMC換流閥橋臂中單個子模塊的電容值，n為投入子模塊個數，N為橋臂子模塊總個數。

所述步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊中恒功率受控電流源的電流給定值為I＝P*N/U，其中P為實際換流閥橋臂中單個子模塊軟啟過程的恒功率損耗，U為橋臂等效模塊中電容電壓的測量值。

本發明的有益效果是:本發明首先建立軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路模型，以橋臂等效模塊代替多電平環流器的MMC換流閥橋臂，每個橋臂等效由兩個二極管串接后與電容、泄放電阻和受控電流源并聯構成，然后對橋臂等效模塊中的每個元件參數進行配置置，使所建立的等效電路模型與詳細模型具有相同的外部特性，對配置后的模塊化多電平換流器的等效電路的軟啟過程進行仿真。本發明采用等效電路進行換流器軟啟過程的仿真，大大縮短了換流器軟啟過程的仿真時間，也提高了軟啟電阻工程設計的效率。

附圖說明

圖1是模塊化多電平換流器詳細模型圖；

圖2-a是本發明所采用模塊化多電平換流器的等效電路示意圖；

圖2-b是橋臂等效模塊示意圖；

圖3-a是等效電路在Simulink環境下的等效模型圖；

圖3-b是Simulink環境下封裝模塊MMC和MMC2的內部示意圖；

圖3-c是Simulink環境下換流器的等效橋臂模塊示意圖；

圖4是等效電路模型與詳細模型軟啟階段的雙端仿真對比圖；

圖5是等效電路模型與詳細模型軟啟階段的雙端仿真對比圖；

圖6是等效電路模型與詳細模型軟啟階段的雙端仿真對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明。

1.建立模塊化多電平換流器的等效電路，以橋臂等效模塊代替多電平環流器的MMC換流閥橋臂。