[发明专利]模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法及拓扑结构

说明书

本发明公开了模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法及拓扑结构，属于电力系统的仿真领域。现有的仿真建模方案主要集中于电磁暂态建模方向，缺乏能够实际应用的机电暂态仿真模型。本发明的模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法，通过构建变换器暂态简化模型，用于等效模块化多电平矩阵变换器，进而可得到可用于机电暂态仿真程序的简化模型，方案简单实用，切实可行，能够有效提升机电暂态建模方法的工程计算精度以及工程计算效率，填补了模块化多电平矩阵变换器机电暂态模型的空白，可用于大型电网的规划和安全稳定计算，为低频输电系统的研究提供了重要的方法，同时便于编程实现。

技术领域

本发明涉及模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法及拓扑结构，属于电力系统的仿真领域。

背景技术

低频输电技术通过降低输电频率来降低电气距离,从而提高输电容量，与传统的高压交直流输电相比，在输送距离和输电成本等方面具有很大的优势。其中，模块化多电平矩阵变换器(Modular Multilevel Martrix Converter,M3C)作为低频输电技术的关键设备之一，受到了广泛关注，具有重要的研究意义。

进一步，中国专利(公开号：CN109428340B)公开了一种柔性直流输电装置的仿真方法及拓扑结构，包括：获取桥臂电抗电压、子模块电容和桥臂中的子模块数目；基于所述桥臂电抗、子模块电容和桥臂中的子模块数目和预先建立的模块化多电平变换器模型，对柔性直流输电装置进行仿真，获得柔性直流及直流电网不同工况下的机电暂态运行特性；预先建立的模块化多电平变换器模型通过主电路参数、交流侧等效电压源控制量和直流侧可控电流源控制量进行构建。

但上述方案的仿真建模方案以及其他现有技术主要集中于电磁暂态建模方向，缺乏能够实际应用的机电暂态仿真模型。

进一步，由于柔性低频输电系统含有大量电力电子器件和控制器，以及低频侧与交流侧需要通过变换器进行耦合，导致现有的柔性低频输电系统机电暂态仿真模型非常复杂，进而影响机电暂态建模方法的工程计算精度以及工程计算效率。

更进一步，在我国广泛应用的商业电力系统分析软件中，如电力系统分析综合程序(PSASP)、PSD-BPA等，均无相应的多电平模块化矩阵式变换器机电暂态模型，进而难以开展柔性低频输电系统对电网稳定性影响方面的相关研究。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过构建变换器暂态简化模型，用于等效模块化多电平矩阵变换器，实现模块化多电平矩阵变换器的机电暂态仿真模拟，方案简单实用，切实可行，能够有效提升机电暂态建模方法的工程计算精度以及工程计算效率的模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法及拓扑结构。

为实现上述目的，本发明的第一种技术方案为：

一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法，

构建变换器暂态简化模型，用于等效模块化多电平矩阵变换器；

所述变换器暂态简化模型包括工频侧交流功率注入模型、低频侧交流功率注入模型、桥臂矩阵等值模型，实现模块化多电平矩阵变换器的机电暂态仿真模拟；

所述工频侧交流功率注入模型，其为工频侧等值数学模型，用于确定工频侧交流系统与等效直流侧之间的关系；

所述低频侧交流功率注入模型，其为低频侧等值数学模型，用于确定低频侧交流系统与等效直流侧之间的关系；

所述桥臂矩阵等值模型，其为等效直流侧模型，用于确定工频侧模型和低频侧模型的连接关系。