[发明专利]一种模块化多电平变换器仿真方法

说明书

本发明实施例涉及仿真技术领域，公开了一种模块化多电平变换器仿真方法。该方法包括：获取变换器阀体中各子模块的当前损耗参数；子模块的当前损耗参数包括：子模块中的开关器件的当前导通压降，或者，子模块的当前损耗参数包括：子模块的当前导通压降以及子模块的当前开关损耗参数；当前导通压降以及当前开关损耗参数均与阀体的当前电流对应；根据各子模块的当前损耗参数计算变换器阀体的输出电压。本发明实施方式，通过对变换器内的开关器件损耗进行精确建模，从而可以提高变换器仿真的精确性，更有利于评估其可靠性。

技术领域

本发明实施例涉及仿真技术领域，特别涉及一种模块化多电平变换器仿真方法。

背景技术

随着电力电子技术的深入发展，电路中开关器件的开关频率越来越高，电磁暂态实时仿真的步长也需要进一步缩小以满足仿真精度的要求。基于FPGA(Field-Programmable GateArray，现场可编程门阵列，简称FPGA)的电磁暂态实时仿真技术能够将顺序进行的诸多计算流程改进为并行计算，大大缩短了仿真步长，因而得到了人们越来越多的关注。

模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，简称MMC)因其效率高、可靠性高的优势广泛应用于高压直流输电、高压直流变换器、高压电机驱动等高压大功率的应用场合，其复杂的拓扑结构极大地增加了实时仿真的难度。在高压直流输电领域，MMC作为高压直流与高压交流的换流结构，单个换流阀中可能多达500个子模块，几千个开关器件；而在高压直流换流器领域，模块化多电平双向直流变换器(MMC-DAB)作为高压直流与直流的换流结构，开关频率可高达几十kHz。以上这些应用场合中，为了实现对这些模块化多电平类变换器的实时仿真，以Opal-RT、RTDS Technologies为主的一些国内外公司均研制出了基于FPGA的实时仿真技术方案。与传统电磁暂态仿真技术不同，这里为了能够实时仿真数以千计的开关器件，将整个变换器分解为阀体与主电路两部分，如图3所示，在主电路中，整个阀体等效为一个电压源；而在阀体中，主电路电流则等效为一个电流源。通过这种分解，阀体中每一个子模块的输入即为主电路电流，而输出即为各自的母线电压，所有子模块能够通过并行算法来完成计算。图4给出了计算子模块时各功率器件的等效示意图，即将开关器件的开通和关断两种状态等效为电阻，一般情况下导通电阻Ron为毫欧级别，而Roff则为兆欧级别。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的MMC实时仿真技术对损耗的考虑极少，其中的导通电阻仅仅能够一定程度上粗略地反映MMC的部分损耗。由于开关器件的损耗极大地影响开关器件的温度，进而又关系着开关器件的可靠性等，因此，作为高压直流输电的重要部件，在MMC实时仿真时对损耗进行精确建模具有重大的现实意义。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种模块化多电平变换器仿真方法，通过对变换器内的开关器件损耗进行精确建模，从而可以提高变换器仿真的精确性，更有利于评估其可靠性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种模块化多电平变换器仿真方法，包括以下步骤：获取变换器阀体中各子模块的当前损耗参数；所述子模块的当前损耗参数包括：所述子模块中的开关器件的当前导通压降，或者，所述子模块的当前损耗参数包括：所述子模块的当前导通压降以及所述子模块的当前开关损耗参数；所述当前导通压降以及所述当前开关损耗参数均与所述阀体的当前电流对应；根据所述各子模块的当前损耗参数计算所述变换器阀体的输出电压。