一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置。本发明专利技术中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子模块的电容电压进行更新，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。

A dual half bridge sub module MMC modeling and simulation method and device

The embodiment of the invention discloses a double half bridge sub module MMC modeling and simulation method and device. In this invention, the internal nodes and external nodes of the adjoint circuit of the double half bridge module are obtained respectively by the equivalent processing of each component of the double half bridge sub module, the branches and nodes of the adjoint circuit are numbered, the cut set network equation of the adjoint circuit is obtained, and the double half bridge submodule is solved by the fast nesting algorithm. The Norton equivalent model of the block is used to obtain the de Venan equivalent model of the double half bridge submodule based on the Norton theorem and the transformation method of the de Venan theorem. Each sub module of the double half bridge module MMC is equivalent to the equivalent model of the double half bridge sub module. The simulation circuit network of the double half bridge module MMC is obtained and the electromagnetic temporary is obtained. The simulation software is used to update the capacitor voltage of each two half bridge sub module, so as to solve the technical problem of modeling the double half bridge sub module MMC.

【技术实现步骤摘要】
一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置
本专利技术涉及输配电
，尤其涉及一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置。
技术介绍
随着模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter，MMC)中子模块(submodule,SM)的数目因工程需求正不断增加，各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现。双半桥子模块(doublehalfbridgesub-module，D-HBSM)正是这么一种新型拓扑结构，其考虑IGBT并联的情况，不仅具有传统半桥子模块的电平输出能力，同时还能进行局部自均压，且没有器件数目的提升，是一种应用前景十分广泛的新型拓扑结构。为了能对应用双半桥子模块的MMC的电磁暂态特性进行研究，需要建立双半桥子模块MMC的等效模型，因此，如何对双半桥子模块MMC进行建模已经成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。本专利技术提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，包括：S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。优选地，步骤S2具体包括：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。优选地，步骤S3具体包括：根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。优选地，步骤S4具体包括：S41：将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；S42：将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。优选地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。本专利技术提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，包括：子模块等效单元，用于将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；物理数学模型转化单元，用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；模型求解单元，用于根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；电路网络单元，用于将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；电压更新单元，用于通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。优选地，物理数学模型转化单元具体用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。优选地，模型求解单元具体用于根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。优选地，电路网络单元具体包括：桥臂子单元，用于将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；网络子单元，用于将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。优选地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，包括：S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。本专利技术中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，包括：S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。

【技术特征摘要】
1.一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，包括：S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。2.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S2具体包括：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。3.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S3具体包括：根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。4.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S4具体包括：S41：将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；S42：将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。5.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。6.一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱良合，骆潘钿，盛超，陈晓科，黄辉，余超耘，赵成勇，许建中，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44