[发明专利]一种考虑启动环节的MMC快速等值建模方法

摘要

本发明提供一种考虑启动环节的MMC快速等值建模方法，主要是对基于MMC的直流输电系统启动时的子模块电压进行等效，并建立了多种工况下子模块电压等效，以此建立MMC的快速等值模型。此方法主要包括：(1)确定MMC子模块等效电路拓扑；(2)确定正常工作状态下子模块等效电路参数；(3)确定启动环节子模块等效受控电压和等效电阻；(4)推导MMC单个桥臂戴维南等效电路，利用桥臂等效电路构建基于MMC的背靠背输电仿真系统。本发明通过将MMC子模块启动环节等效，简化了MMC电路结构，提高了仿真精度，此模型的仿真结果与详细模型的吻合程度较高，在不牺牲仿真精度的前提下，有效减少了仿真计算时间。

主权项

1.一种考虑启动环节的MMC快速等值建模方法，其特征在于：该方法针对两个通过背靠背方式连接的双端MMC‑HVDC系统，建立包含多种工况的快速电磁暂态等值模型，其中MMC换流器拓扑为三相六桥臂结构，每个桥臂包含若干个半桥子模块，半桥子模块由两个IGBT和一个电容组成，IGBT1的发射极与IGBT2的集电极相连，电容正极连接IGBT1的集电极，电容负极接IGBT2的发射极，该方法包括以下步骤：1)正常工作状态下对半桥子模块进行戴维南等效，将其中每个IGBT和二极管的并联结构均看作一个开关电阻R1和R2；2)确定半桥子模块的运行参数，其中R1为IGBT1的等效电阻，当子模块投入时，IGBT1导通，R1为一个接近于0的小电阻RON；当子模块切除时，IGBT1关断，R1为一个断态电阻ROFF；对于IGBT2的等效电阻R2而言，子模块投切过程中，IGBT2的开关函数与IGBT1相反，其等效电阻R2的阻值变化也相反；3)将上述等效的结果进行整理，得到正常工作状态下的等效受控电压源和等效电阻的表达式，其中等效电阻的阻值依照上述等效原则确定；4)与正常工作状态类似，考虑启动环节的等效电路，将启动环节的电容电压等效为可控电压源，电容充电时MMC各桥臂子模块端口电压即为该桥臂子模块电容电压，而在电流反向流过子模块使得子模块处于保持状态下，电流通过D2将电容旁路，此时子模块端口电压即为0，从而得到启动环节下的子模块端口电压的表达；5)综合上述正常工作状态下及启动环节的子模块端口电压等效，将单个桥臂中若干子模块等效电路串联，得到桥臂等效电路，即MMC桥臂的等值模型。