一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法，包括：在正常运行时，正常模式运行开关(K

【技术实现步骤摘要】
一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法


[0001]本专利技术属于电力电子接入建模与仿真领域，针对半桥型MMC开关模型在子模块数提高时仿真效率低下的问题，提出了一种考虑闭锁的半桥型MMC高效电磁暂态仿真方法。

技术介绍

[0002]模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)因其灵活性高、可靠性强、输电损耗低等优点在高压直流输电得到了广泛关注。目前，国内外的柔性直流输电工程大都采用MMC或者类似结构，MMC的研究也在朝着多电平数、高电压、大容量的方向发展。
[0003]电磁暂态仿真是研究电力系统动态特性的常用技术手段，MMC中包含大量的子模块，同时这些模块含有的开关器件往往需要很小的仿真步长，大大限制了MMC的电磁暂态仿真速度，严重影响仿真研究和工程进度。为解决高电平数下MMC详细开关模型电磁暂态仿真效率低下的问题，国内外学者对MMC的高效电磁暂态仿真建模进行了深入研究。文献[1]使用一个理想受控开关、两个二极管和一个RLC电路来模拟IGBT，这种模型提供了很多优点，包括考虑传导损耗、闭锁和子模块内部的详细细节，但是这种方法引入了数量巨大的开关和二极管，产生了大量的计算工作。文献[2]通过直接使用可变电阻或者理想开关替换IGBT等开关器件改善了仿真速度，但是这种方法的计算量随着子模块的提高仍未得到明显改善。文献[3]在受控电阻的基础上对子模块电容采用梯形积分方法离散化为戴维南电阻和电压源，同时对MMC桥臂上串联的子模块戴维南等效电路进行叠加得到了桥臂的戴维南等效电路提高了仿真效率。但是该方法需要对所有的子模块的戴维南电压进行单独求解然后进行叠加，这在面对子模块数量巨大时无疑仍存在困难，同时该方法没有考虑直流故障闭锁的情况[4]。
[0004]平均值模型能够通过平均函数方法忽略开关过程，方便使用更大的仿真步长，从而提高仿真速度[5]。文献[6]介绍了一种基于平均函数原理的改进MMC平均值模型，基于所有子模块电容电压平衡的假设将每个桥臂等效成了一个受控源，虽然保留了MMC的对外输出特性，但是由于没有给出内部子模块的动态信息，也无法精确仿真MMC闭锁下子模块电容电压的变化，具有一定的局限性。
[0005]参考文献
[0006][1]H.Saad et al.,"Dynamic Averaged and Simplified Models for MMC
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Based HVDC Transmission Systems,"in IEEE Transactions on Power Delivery,vol.28,no.3,pp.1723
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[0007][2]管敏渊,徐政,GUANMinyuan,等.模块化多电平换流器的快速电磁暂态仿真方法[J].电力自动化设备,2012,32(6):36
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40.
[0008][3]U.N.Gnanarathna,A.M.Gole and R.P.Jayasinghe,"Efficient Mod
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‑
magnetic Transient Simulation Programs,"in IEEE Transactions on Power Delivery,vol.26,no.1,pp.316
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[0009][4]Saad H,Dennetiere S,Mahseredjian J,et al.Modular multilevel con
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verter models for electromagnetic transients[J].IEEE Transactions on Power Delivery,2014,29(3):1481
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[0011][6]J.Peralta,H.Saad,S.Dennetiere,J.Mahseredjian and S.Nguefeu,"Detailed and averaged models for a 401
‑
level MMC
‑
HVDC system,"2013IEEE Power&Energy Society General Meeting,Vancouver,BC,Canada,2013,pp.1
‑
1.

技术实现思路
：
[0012]针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法，基于半桥型MMC的平均值模型，针对直流故障闭锁的工况提出了考虑直流闭锁的半桥型MMC高效电磁仿真模型，能够较好的模拟MMC交流侧和直流侧的动态过程，仿真精度和仿真速度都得到提高。技术方案如下：
[0013]一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法，包括：
[0014](1)在正常运行时，正常模式运行开关(K
run
)闭合，闭锁开关(K
BK
)打开，此时MMC电路各参数满足下列条件：
[0015][0016][0017]式中，k＝a,b,c，p和n分别代表上、下桥臂；t表示时间，i
sk
为交流侧第k相交流电流，i
cirk
为第k相上下桥臂共模电流，u
pk
、u
nk
分别为MMC第k相上、下桥臂电压；u
pk,ref
为控制系统输出的上桥臂调制波，u
nk,ref
为控制系统输出的下桥臂调制波；C为子模块电容，N为单个桥臂子模块的数目，u
cp,k
和u
cn,k
分别表示第k相上桥臂和下桥臂子模块平均电容电压；
[0018](2)直流故障闭锁下，正常运行模式开关K
run
断开，闭锁开关K
BK
闭合，进入到闭锁模式，桥臂电流满足下列条件：
[0019][0020][0021]其中，I
BK,pk
和I
BK,nk
分别为闭锁状态下第k相上下桥臂的闭锁导通电流，v
sk
表示网侧k相电压，u
dc
为直流侧瞬时直流电压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑闭锁的半桥型MMC电磁暂态仿真方法，包括：(1)在正常运行时，正常模式运行开关(K
run
)闭合，闭锁开关(K
BK
)打开，此时MMC电路各参数满足下列条件：参数满足下列条件：式中，k＝a,b,c，p和n分别代表上、下桥臂；t表示时间，i
sk
为交流侧第k相交流电流，i
cirk
为第k相上下桥臂共模电流，u
pk
、u
nk
分别为MMC第k相上、下桥臂电压；u
pk,ref
为控制系统输出的上桥臂调制波，u
nk,ref
为控制系统输出的下桥臂调制波；C为子模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈翔宇，傅守强，姜宇，莫小林，张立斌，郭昊，杨林，王畅，高杨，吕科，肖林，于婧，李霞林，刘宏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网冀北电力有限公司北京京研电力工程设计有限公司，
类型：发明
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