一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，屬于電力系統(tǒng)柔性輸配電和電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明首先建立模塊化多電平換流器的等效電路，以橋臂等效模塊代替多電平環(huán)流器的MMC換流閥橋臂，將每個橋臂等效為兩個二極管串接后與電容、泄放電阻和受控電流源并聯(lián)構(gòu)成的等效模塊，然后對橋臂等效模塊中的每個元件參數(shù)進行設(shè)置，使該等效電路模型與詳細模型具有相同的外部特性，對配置后的模塊化多電平換流器的等效電路的軟啟過程進行仿真。本發(fā)明采用等效電路進行換流器軟啟過程的仿真，大大縮短了換流器軟啟過程的仿真時間，也提高了軟啟電阻工程設(shè)計的效率。
【專利說明】一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，屬于電力系統(tǒng)柔性輸配 電和電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全控型電力電子器件的發(fā)展和電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，基于電壓 源換流器的柔性直流輸電（VSC-HVDC)技術(shù)日益受到重視。模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter)是VSC-HVDC系統(tǒng)中應(yīng)用的電壓源換流器的一種，它由多個半橋或 全橋式子模塊按照一定的方式連接而成，通過分別控制各個子模塊IGBT組件的投入和切 除狀態(tài)使換流器輸出的交流電壓逼近正弦波，實現(xiàn)能量的高效傳輸。
[0003] 軟啟電阻作為模塊化多電平換流器充電階段限制電流的重要器件，如何對其進行 設(shè)計并選定合適的阻值，以使其完全滿足換流器各種啟動工況需要的同時，具有經(jīng)濟性， 不留太大的功率裕量，是模塊化多電平換流器設(shè)計中的一個重要工作。由于軟啟過程時間 本身較長，且使用詳細模型進行模塊化多電平換流器的軟啟動過程仿真消耗的時間很長， 大大影響了軟啟電阻工程設(shè)計的效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，以解決現(xiàn)有模 塊化多電平換流器軟啟仿真時間過長問題。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法， 該仿真方法包括以下步驟：
[0006] 1)建立軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路模型，以橋臂等效模塊代替多 電平換流器的MMC換流閥橋臂，所述的橋臂等效模塊由兩個二極管，一個電容，一個恒功率 受控電流源和一個泄放電阻構(gòu)成；
[0007] 2)配置橋臂等效模塊中各元件的參數(shù)，使所建立的軟啟過程下的模塊化多電平換 流器等效電路模型與軟啟過程下模塊化多電平換流器詳細模型具有相同的外部特性；
[0008] 3)對配置后的軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路的軟啟過程進行仿真。
[0009] 所述的橋臂等效模塊的兩個二極管串接形成二極管支路后與電容、泄放電阻和受 控電流源并聯(lián)，兩個二極管之間的引出點作為橋臂等效模塊的正輸出端，二極管支路的負 端作為橋臂等效模塊的負輸出端。
[0010] 所述的步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊的電容量為

【權(quán)利要求】
1. 一種模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，該仿真方法包括以下步 驟： 1) 建立軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路模型，以橋臂等效模塊代替多電平 換流器的MMC換流閥橋臂，所述的橋臂等效模塊由兩個二極管，一個電容，一個恒功率受控 電流源和一個泄放電阻構(gòu)成； 2) 配置橋臂等效模塊中各元件的參數(shù)，使所建立的軟啟過程下的模塊化多電平換流器 等效電路模型與軟啟過程下模塊化多電平換流器詳細模型具有相同的外部特性； 3) 對配置后的軟啟過程下模塊化多電平換流器的等效電路的軟啟過程進行仿真。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 的橋臂等效模塊的兩個二極管串接形成二極管支路后與電容、泄放電阻和受控電流源并 聯(lián)，兩個二極管之間的引出點作為橋臂等效模塊的正輸出端，二極管支路的負端作為橋臂 等效模塊的負輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 的步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊的電容量為C = Cs*n2/N，其中Cs為MMC換流閥橋臂 中單個子模塊的電容值，η為投入子模塊個數(shù)，N為橋臂子模塊總個數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊中恒功率受控電流源的電流給定值為I = P*N/U，其中 P為實際換流閥橋臂中單個子模塊軟啟過程的恒功率損耗，U為橋臂等效模塊中電容電壓 的測量值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊中的泄放電阻阻值為
其中Rs為MMC換流 閥橋臂中單個子模塊的總等效恒阻性負載的電阻值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 步驟2)中配置的每個橋臂等效模塊中二極管參數(shù)通態(tài)電阻Ron為Rons*N，二極管參數(shù)導(dǎo) 通電壓Vf為Vfs*N，二極管參數(shù)阻斷電阻
，其中Rons為MMC換流閥橋臂中 單個子模塊的二極管通態(tài)電阻，Vfs為MMC換流閥橋臂中單個子模塊的二極管導(dǎo)通電壓， Roffs為MMC換流閥橋臂中單個子模塊的二極管阻斷電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化多電平換流器軟啟過程仿真方法，其特征在于，所述 步驟3)中的仿真是在MATLAB R2012b Simulink仿真環(huán)境下實現(xiàn)的。
【文檔編號】G06F17/50GK104063536SQ201410181359
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】姚為正, 吳金龍, 張 浩, 韓坤, 劉普, 甄帥 申請人:許繼電氣股份有限公司