[发明专利]MMC功率模块级故障及保护逻辑动态模拟系统与方法

说明书

本发明公开了一种MMC功率模块级故障及保护逻辑动态模拟系统，包括第一仿真模块、第二仿真模块、MMC阀控装置和控制保护装置；第一仿真模块包括第一逻辑处理器和MMC阀仿真器，MMC阀仿真器用于仿真MMC阀；第二仿真模块包括第二逻辑处理器和MMC外部电路仿真器，MMC外部电路仿真器用于仿真MMC外部电路；第一逻辑处理器建立功率模块级故障及保护逻辑模拟规则；具体为建立功率模块级故障及保护逻辑信息库、建立处理逻辑信息库以及定义故障控制字语法；第二逻辑处理器建立功率模块级故障及保护动作触发逻辑。本发明公开的系统能解决现有技术仅能简单仿真，通用性较差和精度较差的问题。本发明实施例还公开了一种MMC功率模块级故障及保护逻辑模拟方法和存储介质。

技术领域

本发明涉及实时仿真技术领域，尤其涉及一种MMC功率模块级故障及保护逻辑动态模拟系统与方法。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)具有模块化设计、扩展性强、功率四象限灵活运行、交流电压谐波少、占地面积小等优点，近年来在交流电网异步互联、风电场接入等领域得到了广泛的研究和利用。我国已建成的南澳多端柔直输电工程、云南异步联网工程、上海南汇柔直工程、舟山五端柔直、厦门柔直工程以及正在建设的乌东德电站送电广东广西特高压多端直流示范工程和张北柔直电网工程均采用MMC拓扑结构。

功率模块是MMC的核心组成单元，由IGBT、反并联二极管、电容等功率传输器件和旁路开关、旁路晶闸管、自取能电源、电压传感器、控制光纤等控制保护辅助器件组成。功率模块的状态将直接影响模块化多电平换流器乃至整个柔性直流输电装置的安全可靠运行，因此有必要对模块化多电平换流器功率模块故障特性进行建模分析，保障柔性直流输电装置的安全可靠运行。

在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：

所仿真的故障类型有限，现有方案仅能简单仿真功率模块级IGBT故障、旁路开关故障，不能仿真电容电压采样异常、上下行通信故障等；通用性不好，现有方案仅适用于某些特定工况，不能根据功率模块级实际控制保护策略搭建故障动态仿真逻辑；精度较差。

发明内容

本发明实施例提供一种MMC功率模块级故障及保护逻辑动态模拟系统、方法与存储介质，能有效解决现有技术仅能简单仿真，通用性较差和精度较差的问题。

本发明实施例一提供一种MMC功率模块级故障及保护逻辑动态模拟系统，包括第一仿真模块、第二仿真模块、MMC阀控装置和控制保护装置；

所述第一仿真模块包括第一逻辑处理器和MMC阀仿真器，所述MMC阀仿真器用于仿真MMC阀；

所述第二仿真模块包括第二逻辑处理器和MMC外部电路仿真器，所述MMC外部电路仿真器用于仿真MMC外部电路；

所述第一逻辑处理器建立功率模块级故障及保护逻辑模拟规则；其中，所述建立功率模块级故障及保护逻辑模拟规则具体为建立功率模块级故障及保护逻辑信息库、建立处理逻辑信息库及两者对应的映射关系，并定义故障控制字语法；

所述第二逻辑处理器建立功率模块级故障及保护动作触发逻辑；

在一个仿真周期内，所述第二逻辑处理器确定故障模块，根据所述故障控制字语法生成故障控制字并发送至所述第一逻辑处理器；

所述MMC阀控装置根据接收到的控制保护装置的调制波信号生成触发脉冲，并将所述触发脉冲发送至所述第一逻辑处理器；

所述第一逻辑处理器对接收到的所述故障控制字和所述触发脉冲进行综合判断解码，根据所述功率模块级故障及保护逻辑模拟规则生成实际触发控制字；根据所述实际触发控制字生成替代网络；根据所述替代网络得到MMC阀注入电流、各桥臂电流、功率模块电容电压和状态信息，并将所述MMC阀注入电流发送至所述MMC外部电路仿真器，将所述各桥臂电流、功率模块电容电压和状态信息发送至所述MMC阀控装置；