一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，该方法包括步骤：构建全桥型模块化多电平换流器的等效电路模型；对等效电路模型的系统参数进行初始化；更新MMC中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态和输入桥臂电流；获取当前仿真时刻下开关支路的电流、桥臂电感等效支路的电流以及模块电容支路的电流；根据各支路的电压电流关系，更新各支路的电压和各支路的电流；获取每个桥臂等效电路的桥臂电流；判断当前的仿真时长是否达到预设阈值，若是，则结束仿真；若否，则将当前的仿真时长增加一个仿真步长，以继续下一个仿真计算。本发明专利技术能实现功率模块与桥臂回路的解耦，避免仿真计算中大小步长解耦的方式造成的故障电流误差。

【技术实现步骤摘要】
一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法
本专利技术涉及仿真
，尤其涉及一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法。
技术介绍
基于模块化多电平换流器(ModularMultilevelConverter，MMC)的柔性直流输电具有有功无功独立控制、直流电压稳定、交流电压谐波少、占地面积小等优点，因而近年来在大容量远距离输电、异步联网、可再生能源并网等方面取得了大量应用。模块化多电平换流器一般由结构、功能相似的数千个功率模块构成，每个功率模块又包含若干电力电子开关器件，具有结构复杂、控制难度大的特点。为了保障柔性直流输电系统的可靠性，一般需要在厂内和投产前，利用数字实时仿真系统对柔直控保系统进行充分的半实物仿真测试，以验证相关功能与性能达到设计要求。其中，MMC的数字实时仿真模型是整个仿真系统的关键部分。现有MMC实时仿真模型一般基于大小步长的仿真计算方式，即通过解耦将MMC模型分成桥臂模型与子模块模型两个部分，并在CPU中采用大步长(20～100μs)完成桥臂模型的仿真计算，在FPGA中采用小步长(0.5～2μs)完成子模块模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：/n构建全桥型模块化多电平换流器的等效电路模型；其中，所述等效电路模型包括六个相同的桥臂等效电路，每个所述桥臂等效电路包括两个开关支路和一个桥臂电感等效支路，每个所述开关支路包括一个第一等效电阻、一个第一受控电流源和一个受控电压源，所述桥臂电感等效支路包括一个第二等效电阻和一个第二受控电流源；/n对所述等效电路模型的系统参数进行初始化，以开始所述全桥型模块化多电平换流器的电磁暂态仿真计算；/n更新所述全桥型模块化多电平换流器中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态和输入桥臂电流，以得到每个所述功率模块的端口电压和电容电流...

【技术特征摘要】
1.一种全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建全桥型模块化多电平换流器的等效电路模型；其中，所述等效电路模型包括六个相同的桥臂等效电路，每个所述桥臂等效电路包括两个开关支路和一个桥臂电感等效支路，每个所述开关支路包括一个第一等效电阻、一个第一受控电流源和一个受控电压源，所述桥臂电感等效支路包括一个第二等效电阻和一个第二受控电流源；
对所述等效电路模型的系统参数进行初始化，以开始所述全桥型模块化多电平换流器的电磁暂态仿真计算；
更新所述全桥型模块化多电平换流器中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态和输入桥臂电流，以得到每个所述功率模块的端口电压和电容电流；
获取当前仿真时刻下所述开关支路的电流、所述桥臂电感等效支路的电流以及模块电容支路的电流；其中，所述模块电容支路等效为所述功率模块中的模块电容，包括一个第三等效电阻和一个第三受控电流源，所述第三等效电阻与所述第三受控电流源为并联连接；
根据各支路的电压电流关系，更新各支路的电压和各支路的电流；其中，各支路包括所述开关支路、所述桥臂电感等效支路和所述模块电容支路；
获取每个所述桥臂等效电路的桥臂电流；
判断当前的仿真时长是否达到预设阈值，若是，则输出交流电的三相电流和直流电流，并结束仿真；若否，则将当前的仿真时长增加一个预设的仿真步长，以继续更新所述全桥型模块化多电平换流器中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态和输入桥臂电流。


2.如权利要求1所述的全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，所述桥臂等效电路的两个所述开关支路为并联连接，每个所述开关支路的一端与所述桥臂电感等效支路的一端连接，每个所述开关支路的另一端与直流正极端口或直流负极端口连接，所述桥臂电感等效支路的另一端与三相交流电的一个端口连接。


3.如权利要求2所述的全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，所述第一等效电阻的一端分别与所述直流正极端口、所述第一受控电流源的一端连接，所述第一等效电阻的另一端分别与所述第一受控电流源的另一端、所述受控电压源的一端连接，所述受控电压源的另一端分别与所述第二等效电阻的一端、所述第二受控电流源的一端连接，所述第二等效电阻的另一端与所述三相交流电的一个端口连接，所述第二受控电流源的另一端与所述三相交流电的一个端口连接。


4.如权利要求1所述的全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，对所述等效电路模型的系统参数进行初始化，具体包括：
根据预设的所述开关支路的导通电感和所述开关支路的关断电容，确定仿真步长；其中，所述仿真步长为，Δt为所述仿真步长，Leq为预设的所述开关支路的导通电感，Ceq为预设的所述开关支路的关断电容；
根据所述仿真步长，确定所述第一等效电阻的电阻值；其中，所述第一等效电阻的电阻值为或RS1为所述第一等效电阻的电阻值；
根据所述全桥型模块化多电平换流器的桥臂电感值、所述模块电容的电容值和所述仿真步长，确定所述第二等效电阻的电阻值和所述第三等效电阻的电阻值；其中，所述第二等效电阻的电阻值为，所述第三等效电阻的电阻值为RL为所述第二等效电阻的电阻值，RC为所述第三等效电阻的电阻值，L为所述桥臂电感值，C为所述模块电容的电容值。


5.如权利要求4所述的全桥型模块化多电平换流器的实时仿真方法，其特征在于，所述更新所述全桥型模块化多电平换流器中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态和输入桥臂电流，以得到每个所述功率模块的端口电压和电容电流，具体包括：
根据仿真需要输入开关控制信号，更新所述全桥型模块化多电平换流器中的每个功率模块的四个电力电子开关的状态；
根据每个功率模块中的四个电力电子开关的状态，确定每个所述功率模块的端口电压为所述模块电容的电压或0；
根据输入的所述桥臂电流和每个功率模块中的四个电力电子开关的状态，得到所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文明，朱喆，许树楷，饶宏，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44