[發(fā)明專利]一種基于數(shù)值計算的MMC半橋型子模塊仿真建模方法

在審

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109446644A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 徐玉韜;談竹奎;謝百明;呂黔蘇;高吉普;齊雪雯;徐長寶;肖永;毛時杰;郝正航;班國邦;黃偉煌;劉斌;馬春雷;丁健
• 申請（專利權）人: 貴州電網(wǎng)有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發(fā)明公開了一種基于數(shù)值計算模型的MMC半橋型子模塊仿真方法，它包括步驟1、將子模塊兩個開關組的VT1、VD1和VT2、VD2分別等效為可變電阻R₁和R₂；可變電阻R₁和R₂串聯(lián)后與電容C并聯(lián)；步驟2、根據(jù)脈沖信號g₁、g₂計算可變電阻R₁和R₂的兩個等效電阻值；步驟3、對電容C采用梯形積分法進行離散化，得到電容上的電壓電流關系表達式；步驟4、將電容C等效為一個與差分方程歷史項有關的受控電流源和等效電阻R_C；步驟5、建立電容電壓電容電流及子模塊輸出電壓表達式；步驟6、根據(jù)電容電壓、電容電流及子模塊輸出電壓表達式，在電磁暫態(tài)環(huán)境中建立半橋子模塊的數(shù)值計算模型；使仿真效率得以提高，同時保證仿真的準確性。

技術領域

本發(fā)明涉及城市柔性配電網(wǎng)關鍵設備的建模仿真技術領域，具體地涉及一種基于數(shù)值計算的MMC子模塊仿真建模方法。

背景技術

隨著智能配電網(wǎng)的快速發(fā)展，基于模塊化多電平換流器(modular multilevelconverter，MMC)的城市柔性配網(wǎng)架構日益趨于成熟，各種MMC子模塊拓撲在配網(wǎng)中被廣泛應用。同時，基于半橋型子模塊(HBSM)的模塊化多電平換流器因其同時具有輸出波形質量高和工程實現(xiàn)成本低等顯著優(yōu)勢而被大量應用于許多城市柔性配電網(wǎng)實際項目當中。

經(jīng)典的三相MMC基本拓撲結構如圖1所示，MMC的每一側由A、B和C三相一共六個橋臂組成，每個橋臂所串聯(lián)的子模塊(SM)數(shù)目是相同的，并且各個子模塊的結構相同。這種采用SM直接串聯(lián)的結構化方式，使得其易于實現(xiàn)模塊化設計和擴展到不同的電壓等級，應用范圍更加廣泛。

由于目前對MMC及其系統(tǒng)的仿真，大都采用電磁暫態(tài)仿真環(huán)境中的內部元件庫的電力電子器件搭建的詳細模型，導致在仿真高電平大容量MMC時，一個仿真步長內要快速計算大量高階節(jié)點導納矩陣變得十分困難，因而使仿真的效率極低。針對MMC在包含的子模塊規(guī)模較大的情況下，雖然有研究者提出對電路采用模型分割方法對MMC進行分割，但分割后的仿真效率仍然受限，同時容易造成仿真波形失穩(wěn)問題。對電路模型的建模技術才是制約仿真效率的關鍵因素，所以有必要提出一種考慮建模技術的子模塊仿真建模方法。而在電磁暫態(tài)環(huán)境中進行仿真本質上就是數(shù)值計算，這為子模塊的建模提供了思路。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是：針對MMC目前的建模技術存在的以上問題，本發(fā)明提出了一種基于數(shù)值計算的MMC子模塊仿真建模方法，該方法能使仿真效率得以提高，同時保證仿真的準確性。

本發(fā)明技術方案：

一種基于數(shù)值計算的MMC子模塊仿真建模方法，子模塊均由兩個開關組以及一個直流儲能電容C構成；每個開關組包括1個IGBT和1個反并聯(lián)的二極管組成；其特征在于：所述仿真建模方法包括：

步驟1、將子模塊兩個開關組的VT1、VD1和VT2、VD2分別等效為可變電阻R₁和R₂；可變電阻R₁和R₂串聯(lián)后與電容C并聯(lián)；

步驟2、根據(jù)脈沖信號g₁、g₂計算可變電阻R₁和R₂的兩個等效電阻值；

步驟3、對電容C采用梯形積分法進行離散化，得到電容上的電壓電流關系表達式；

步驟4、將電容C等效為一個與差分方程歷史項有關的受控電流源和等效電阻R_C；

步驟5、建立電容電壓、電容電流及子模塊輸出電壓表達式；

步驟6、根據(jù)電容電壓、電容電流及子模塊輸出電壓表達式，在電磁暫態(tài)環(huán)境中建立半橋子模塊的數(shù)值計算模型。