本發(fā)明涉及仿真建模，具體是一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法。

背景技術(shù)：

1、自上世紀(jì)90年代以來(lái)，由于電源與負(fù)荷逆向分布的客觀事實(shí)，為滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、國(guó)民日益增長(zhǎng)美好生活的需求，我國(guó)大力推廣應(yīng)用高壓直流輸電技術(shù)。柔性直流(vsc-hvdc)作為其中一種新興技術(shù)路線，憑借其自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已成為近年來(lái)高壓直流輸電技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用的新熱點(diǎn)。

2、模塊化多電平換流器(mmc)于本世紀(jì)初被正式提出，其從根本上解決了全控型功率半導(dǎo)體器件制造工藝水平達(dá)不到二電平橋式拓?fù)鋺?yīng)用于高壓大容量場(chǎng)景要求的問(wèn)題。隨著mmc的出現(xiàn)，近10年來(lái)，柔性直流在高壓大容量領(lǐng)域迎來(lái)了技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用的高峰期。目前在全球范圍內(nèi)，mmc已成為柔性直流輸電工程建設(shè)的首選，并進(jìn)一步延伸應(yīng)用到了中低壓直流配電技術(shù)領(lǐng)域。

3、與此同時(shí)，相較于二電平橋式拓?fù)洌琺mc的最大缺點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)性，具體表現(xiàn)為其功率組件——子模塊數(shù)量龐大，所需全控型功率半導(dǎo)體器件數(shù)量達(dá)到了二電平橋式拓?fù)涞?倍及以上，高壓大容量柔性直流換流閥子模塊數(shù)以萬(wàn)計(jì)，不僅大幅提高了工程建設(shè)運(yùn)維成本，而且造成了mmc仿真時(shí)效率與內(nèi)部故障仿真需求無(wú)法兼顧的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。如果精確建模每個(gè)mmc子模塊，將耗費(fèi)大量仿真資源，效率低下；如果等效建模整個(gè)mmc，將無(wú)法針對(duì)mmc本體內(nèi)部故障開(kāi)展仿真分析。

4、因此，有必要研究模塊化多電平換流器的仿真建模方法，為mmc仿真效率和內(nèi)部故障仿真需求的兼顧提供切實(shí)可行的手段，為柔性直流輸電工程乃至電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，解決目前模塊化多電平換流器仿真效率與內(nèi)部故障仿真需求無(wú)法兼顧的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，模塊化多電平換流器的abc三相上下共計(jì)六個(gè)橋臂，

4、對(duì)六個(gè)橋臂其中的一個(gè)橋臂的核心功率器件通過(guò)數(shù)字模型采用與工程實(shí)際1:1方式進(jìn)行仿真建模，所述核心功率器件包括igbt、反并聯(lián)二極管、并聯(lián)電容器；

5、對(duì)六個(gè)橋臂中的其他五個(gè)橋臂進(jìn)行等效仿真建模；

6、所述采用仿真建模方式建模的橋臂根據(jù)仿真分析需要，通過(guò)設(shè)置改變其橋臂所屬的abc三相上下的位置。

7、進(jìn)一步的，所述對(duì)六個(gè)橋臂其中的一個(gè)橋臂的核心功率器件通過(guò)數(shù)字模型采用與工程實(shí)際1:1方式進(jìn)行仿真建模，具體包括：

8、根據(jù)mmc的電氣結(jié)構(gòu)，將橋臂中的基本組成單元分解為igbt、反并聯(lián)二極管、并聯(lián)電容器，選擇仿真軟件提供的對(duì)應(yīng)的仿真模塊，進(jìn)行電氣連接，形成一個(gè)子模塊，然后將多個(gè)子模塊進(jìn)行電氣連接，形成與mmc的一個(gè)橋臂；然后多個(gè)子模塊封裝為1個(gè)封裝模塊，利用多個(gè)封裝模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)mmc一個(gè)橋臂的仿真；最后根據(jù)仿真對(duì)象，設(shè)置相應(yīng)的電氣參數(shù)，完成仿真建模。

9、進(jìn)一步的，所述對(duì)六個(gè)橋臂中的其他五個(gè)橋臂進(jìn)行等效仿真建模，具體包括：通過(guò)仿真系統(tǒng)自帶的橋臂等效數(shù)字模型分別實(shí)現(xiàn)仿真建模。

10、進(jìn)一步的，所述仿真系統(tǒng)采用仿真軟件rtds、rtlab或pscad。

11、進(jìn)一步的，所述通過(guò)設(shè)置改變其橋臂所屬的abc三相上下的位置，包括：被仿真建模的橋臂，根據(jù)模塊化多電平換流器的本體內(nèi)部故障仿真需求，通過(guò)修改仿真模型的電路接線，實(shí)現(xiàn)對(duì)被仿真建模的橋臂位置的改變。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果如下：

13、本發(fā)明提出的模塊化多電平換流器的仿真建模方法，可以在保證模塊化多電平換流器仿真效果的基礎(chǔ)上，大幅提升其仿真效率，并能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化多電平換流器本體內(nèi)部故障的仿真分析，根據(jù)故障點(diǎn)位置的不同通過(guò)設(shè)置調(diào)整所建仿真模型的電氣結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，模塊化多電平換流器的abc三相上下共計(jì)六個(gè)橋臂，其特征在于：

2.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，其特征在于：所述對(duì)六個(gè)橋臂其中的一個(gè)橋臂的核心功率器件通過(guò)數(shù)字模型采用與工程實(shí)際1:1方式進(jìn)行仿真建模，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，其特征在于：所述對(duì)六個(gè)橋臂中的其他五個(gè)橋臂進(jìn)行等效仿真建模，具體包括：通過(guò)仿真系統(tǒng)自帶的橋臂等效數(shù)字模型分別實(shí)現(xiàn)仿真建模。

4.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，其特征在于：所述仿真系統(tǒng)采用仿真軟件rtds、rtlab或pscad。

5.如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，其特征在于：所述通過(guò)設(shè)置改變其橋臂所屬的abc三相上下的位置，包括：被仿真建模的橋臂，根據(jù)模塊化多電平換流器的本體內(nèi)部故障仿真需求，通過(guò)修改仿真模型的電路接線，實(shí)現(xiàn)對(duì)被仿真建模的橋臂位置的改變。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種模塊化多電平換流器的仿真建模方法，模塊化多電平換流器的abc三相上下共計(jì)六個(gè)橋臂，對(duì)六個(gè)橋臂其中的一個(gè)橋臂的核心功率器件通過(guò)數(shù)字模型采用與工程實(shí)際1:1方式進(jìn)行仿真建模，所述核心功率器件包括IGBT、反并聯(lián)二極管、并聯(lián)電容器；對(duì)六個(gè)橋臂中的其他五個(gè)橋臂進(jìn)行等效仿真建模；所述采用仿真建模方式建模的橋臂根據(jù)仿真分析需要，通過(guò)設(shè)置改變其橋臂所屬的abc三相上下的位置。本發(fā)明解決目前模塊化多電平換流器仿真效率與內(nèi)部故障仿真需求無(wú)法兼顧的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳堃,修連成,張隆恩,胡興洋,葉龐琪,王婷,張侃君,陳永昕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6