一种混合型MMC全状态高效电磁暂态仿真方法及系统与流程

文档序号:26104012发布日期:2021-07-30 18:15阅读:125来源:国知局
一种混合型MMC全状态高效电磁暂态仿真方法及系统与流程

本申请涉及电力系统技术领域,特别是涉及一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法及系统。



背景技术:

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,mmc)以其谐波含量少、故障处理能力强、开关频率低、扩展性能好、便于模块化设计等优势,迅速得到了国内外高度关注。目前mmc逐渐从低电压、小容量示范工程向高电压、大容量方向快速发展,在异步联网、风电场并网、城市中心供电、常规直流混连等场合展现出独特的技术优势和经济效益,成为柔性直流输电系统的优选主流拓扑。

由半桥子模块和全桥子模块组成的混合型mmc兼顾直流故障穿越能力和经济性,运用前景广阔。随着混合型mmc的不断规划和投运,研究混合型mmc电磁暂态仿真方法,建立适用于大电网的混合型mmc电磁暂态模型,对柔性直流系统调试,大规模交直流电网故障分析、稳定性分析和控制保护策略设计与验证等工程前期设计意义重大。

针对混合型mmc子模块数量众多,造成的仿真效率低下,不适用于大型电力系统全电磁暂态仿真分析的难题。将半桥mmc的仿真方法运用于全桥mmc和混合型mmc的电磁暂态仿真,建立混合型mmc戴维南等效模型,上述等效能够实现混合型mmc解锁模式下高精度仿真。但在电磁暂态仿真中,诸多情况都会涉及闭锁模式。针对混合型mmc闭锁模式下工作状态灵活复杂,且面临插值问题。如何正确模拟混合型mmc闭锁模式,从而实现高精度、高效率仿真混合型mmc解闭锁模式,是混合型mmc全状态电磁暂态仿真的难点。现有技术中借助pscad/emtdc自带的二极管模型,通过控制开关的闭合模拟mmc闭锁模式。但此方法存在不足:1)单桥臂混合型mmc需用6个二极管等效,增加了内部节点个数,降低了模型的仿真效率;2)解锁模式下无法避免二极管仍根据动作准则进行不必要的插值计算,进一步降低混合型mmc的仿真效率;3)部分全状态桥臂等效模型在闭锁模式下仍在进行电容电压排序,严重降低了混合型mmc模型的计算效率;4)依赖国外pscad仿真平台的插值算法,存在平台受限不可用的风险。



技术实现要素:

本公开的实施例提供了一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法及系统,以至少解决现有技术中存在的如何正确模拟混合型mmc闭锁模式。借助pscad/emtdc自带的二极管模型,通过控制开关的闭合模拟mmc闭锁模式。但此方法存在不足:1)单桥臂混合型mmc需用6个二极管等效,增加了内部节点个数,降低了模型的仿真效率;2)解锁模式下无法避免二极管仍根据动作准则进行不必要的插值计算,进一步降低混合型mmc的仿真效率;3)部分全状态桥臂等效模型在闭锁模式下仍在进行电容电压排序,严重降低了混合型mmc模型的计算效率;4)依赖国外pscad仿真平台的插值算法,存在平台受限不可用的风险的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面,提供了一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法,包括:根据混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,所述桥臂子模块包括桥臂半桥子模块以及桥臂全桥子模块;根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路;根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路;根据所述混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路和所述混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,获得混合型mmc全状态高效模型,进行电磁暂态仿真计算。

根据本公开实施例的另一方面,还提供了一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真系统,包括:判断解闭锁状态模块,用于根据混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,所述桥臂子模块包括桥臂半桥子模块以及桥臂全桥子模块;半桥子模块戴维南等效模块,用于根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路;全桥子模块戴维南等效模块,用于根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路;电磁暂态仿真计算模块,用于根据所述混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路和所述混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,获得混合型mmc全状态高效模型,进行电磁暂态仿真计算。

在本发明中,根据混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法,能够同时模拟混合型mmc的解锁状态和闭锁状态,在保证高仿真精度的同时,显著提高模型的计算效率,使之更适用于大规模交直流电网全电磁暂态仿真分析。合理高效更适用于大电网全电磁仿真计算。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解,构成本申请的一部分,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。在附图中:

图1是根据本公开实施例所述的一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法的流程示意图;

图2为本公开实施例所述的一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法流程示意图;

图3为本公开实施例所述的桥臂半桥子模块闭锁等效模型示意图;

图4为本公开实施例所述的桥臂全桥子模块闭锁等效模型示意图;

图5为本公开实施例所述的混合型mmc全状态等效模型图;

图6为本公开实施例所述的提供的5电平双端混合型mmc-hvdc测试系统图;

图7为本公开实施例所述的5电平混合型mmc波形对比图;

图8为本公开实施例所述的201电平混合型mmc波形对比图;

图9是根据本公开实施例所述的一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真系统的示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式,然而,本发明可以用许多不同的形式来实施,并且不局限于此处描述的实施例,提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明,并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中,相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明,此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外,可以理解的是,以通常使用的词典限定的术语,应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义,而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

根据本实施例的第一个方面,提供了一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法100,参考图1所示,该方法100包括:

s102:根据混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,所述桥臂子模块包括桥臂半桥子模块以及桥臂全桥子模块;

s104:根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路;

s106:根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路;

s108:根据所述混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路和所述混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,获得混合型mmc全状态高效模型,进行电磁暂态仿真计算。

具体地,在混合型mmc全状态高效电磁暂态方法中,首先检测混合型mmc解闭锁信号,再分别对桥臂半桥子模块、桥臂全桥子模块进行戴维南等效,然后对桥臂电感进行戴维南等效,最后获得混合型mmc的全状态桥臂模型,进行电磁暂态仿真计算。该方法充分利用混合型mmc中半桥子模块和全桥子模块的闭锁特性,优化闭锁等效方法,提高混合型mmc闭锁模式的仿真效率;并根据混合型mmc的调制特性,采用灵活堆排序的电容电压排序算法,提高混合型mmc解锁模式的仿真效率。

本实施例包括以下步骤:

(1)检测混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,确定子模块电容电压排序算法。

(2)对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,求解混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路。

(3)对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,求解混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路。

(4)求解桥臂电感的戴维南等效支路,获得混合型mmc全状态高效模型,进行电磁暂态仿真计算。

优选的,所述步骤(1)包括:

步骤101:检测混合型mmc的控制信号,判断混合型mmc的解闭锁状态。

若检测控制信号为解锁信号,则混合型mmc处于解锁状态;若检测到控制信号为闭锁信号,则混合型mmc处于闭锁状态。

步骤102:根据混合型mmc的解闭锁状态确定子模块电容电压的排序算法。

若混合型mmc处于闭锁状态,则不进行子模块电容电压的排序,若混合型mmc处于解锁状态,则根据控制器输出的导通子模块数进行电容电压排序,确定每个子模块的状态,具体见步骤103-步骤107。

步骤103:对桥臂全部子模块编号,其中前nh为半桥子模块,nh+1,…,n为全桥子模块。

步骤104:根据调制环节输出的导通信号n(t),确定初始堆的规模,区分堆中子模块和堆外子模块。

1)若n(t)<-nf/2,则将1,…,nh的半桥子模块退出,再依次将编号为nh+1,…,n+n(t)的子模块放入堆中,构建元素数量为nf+n(t)的初始堆。堆外元素为n+n(t)+1,…,n共-n(t)个全桥子模块。

2)若-nf/2≤n(t)<0,则将1,…,nh的半桥子模块退出,再依次将编号为nh+1,…,nh-n(t)的子模块放入堆中,构建元素数量为-n(t)的初始堆。堆外子模块编号为nh-n(t)+1,…,n,共nf+n(t)个全桥子模块。

3)若0≤n(t)<n/2,则依次将编号为1,…,n(t)的子模块放入堆中,构建元素数量为n(t)的初始堆。堆外子模块编号为n(t)+1,…,n,共n-n(t)个子模块。

4)若n(t)≥n/2,则依次将编号为1,…,n-n(t)的子模块放入堆中,构建元素数量为n-n(t)的初始堆。堆外子模块编号为n-n(t)+1,…,n,共n(t)个子模块。

步骤105:根据iarm方向和n(t)取值,确定初始堆的性质。

若iarm≥0且则构建的初始堆为大顶堆。

若iarm≥0且则构建的初始堆为小顶堆。

若iarm<0且则构建的初始堆为小顶堆。

若iarm<0且则构建的初始堆为大顶堆。

步骤106:将堆外子模块编号指向的电容电压依次与堆顶根节点子模块编号指向的电压比较。

以大顶堆为例,若根节点子模块编号指向的电容电压大于堆外子模块编号指向的电容电压,则交换根节点子模块与堆外子模块编号,并更新大顶堆结构,确保堆内子模块满足大顶堆性质。若根节点子模块编号指向的电容电压小于堆外子模块编号指向的电容电压,则继续与下一个堆外子模块比较。

步骤107:将根节点子模块与堆外子模块比较完成后,根据n(t)确定需投入的子模块编号。

1)若-nf/2≤n(t)≤n/2,则确定堆内子模块投入,堆外子模块退出。

2)若n(t)<-nf/2或n(t)>n/2,则确定堆内子模块退出,堆外子模块投入。

优选的,所述步骤(2)包括:

步骤201:根据混合型mmc的状态,确定桥臂半桥子模块等效方法。若混合型mmc处于解锁状态,则采用半桥子模块解锁等效方法,根据步骤107确定的半桥子模块状态,确定每个半桥子模块的戴维南等效支路,再进行串联叠加,获得桥臂半桥子模块的戴维南等效支路。若混合型mmc处于闭锁模式,则采用步骤202-步骤205。

步骤202:基于本步的仿真步长和积分算法,将虚拟二极管模型等效为戴维南支路,求解等效电阻和等效电压将桥臂内所有半桥子模块电容串联等效为戴维南支路,求解

步骤203:求解半桥子模块的戴维南模型的等效电阻和等效电压待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解虚拟二极管模型端口电压电流。

步骤204:根据本步状态和上步状态判断各虚拟二极管模型计算是否正确。

情形1:若上步虚拟二极管模型为截止状态且本步虚拟二极管模型两端电压小于0,则计算正确,二极管仍为截止状态。

情形2:若上步虚拟二极管模型为截止状态且本步虚拟二极管模型两端电压大于0,则计算错误,则二极管应该导通。需根据历史电压和本步电压进行插值,寻找电压过零时刻,在过零时刻修改可变电阻值为重新执行步骤202,再次求解整个网络的电压电流。

情形3:若上步虚拟二极管模型为导通状态且本步虚拟二极管电流大于0,则计算正确,二极管仍为导通状态。

情形4:若上步虚拟二极管模型为导通状态且本步虚拟二极管电流小于0。则计算错误,二极管应该截止。需根据历史电流和本步电流进行插值,寻找电流过零时刻,在过零时刻修改可变电阻值为重新执行步骤202,再次求解整个网络的电压电流。

步骤205:混合型mmc所有虚拟二极管模型全部计算正确后,完成本步计算,并存储本步虚拟二极管状态及电压电流值,供下个步长计算使用。

优选的,所述步骤(3)包括:

步骤301:根据混合型mmc的状态,确定桥臂全桥子模块的等效方法。若混合型mmc处于解锁状态,则采用桥臂全桥子模块解锁等效方法,根据步骤107确定的全桥子模块状态,确定每个全桥子模块的戴维南等效支路,再进行串联叠加,获得桥臂全桥子模块的戴维南等效支路。若混合型mmc处于闭锁模式,则采用以下步骤302-步骤305。

步骤302:根据下式获得充电电压ucharge(t),式中,ufbsm(t)表示桥臂子模块的外界电压,表示第i个全桥子模块电容的等效电压。

步骤303:进行本步计算,采用历史状态预判本步全桥子模块的工作状态,根据工作状态确定桥臂全桥子模块的戴维南支路,求解等效电阻和等效电压待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解桥臂全桥子模块端口电压ufbsm(t)和充电电压ucharge(t)。

步骤304:判断各桥臂全桥子模块计算是否正确。

若预判全桥子模块工作状态为正投入,则存在以下几种情形:

1)ucharge(t)>0且ufbsm(t)>0,则预判正确。

2)ucharge(t)>0且ufbsm(t)≤0,则预判错误,该桥臂全桥子模块工作状态应为负投入,修改预判状态,重新进行本步计算。

3)ucharge(t)≤0,则预判错误,该桥臂全桥子模块工作状态应为截止,由于ucharge(t-δt)>0,插值寻找ucharge(t)过零点t-,在t-时刻修改全桥子模块工作状态为截止,重新进行计算。

若预判全桥子模块工作状态为负投入,则存在以下几种情形:

1)ucharge(t)>0且ufbsm(t)≤0,则预判正确。

2)ucharge(t)>0且ufbsm(t)>0,则预判错误,该桥臂全桥子模块工作状态应为正投入,修改预判状态,重新进行本步计算。

3)ucharge(t)≤0,则预判错误,该桥臂全桥子模块工作状态应为截止,由于ucharge(t-δt)>0,插值寻找ucharge(t)过零点t-,在t-时刻修改全桥子模块工作状态为截止,重新进行计算。

若预判全桥子模块工作状态为截止,则存在以下几种情形:

1)ucharge(t)≤0,则预判正确。

2)ucharge(t)>0且ufbsm(t)>0,则预判错误,插值寻找ucharge(t)过零点t+,在t+时刻修改全桥子模块工作状态为正投入,重新进行计算。

3)ucharge(t)>0且ufbsm(t)≤0,则预判错误,插值寻找ucharge(t)过零点t+,在t+时刻修改全桥子模块工作状态为负投入,重新进行计算。

步骤305:混合型mmc所有桥臂全桥子模块全部插值计算正确后,本步计算完成,存储各桥臂全桥子模块的历史工作状态、充电电压等变量,供下步计算使用。

本实施例主要步骤如下:

1)检测混合型mmc的控制信号,判断混合型mmc的解闭锁状态。

2)若混合型mmc处于解锁状态,则基于灵活堆电容电压排序算法确定各子模块的投退状态,求解全部子模块的戴维南等效模型。若混合型mmc处于闭锁状态,则分别求取桥臂半桥子模块和桥臂全桥子模块的戴维南等效支路。

3)求解桥臂电感戴维南等效支路

4)确定混合型mmc全状态等效模型,进行电磁暂态仿真计算。

所述步骤2)中,求取桥臂半桥子模块的戴维南等效支路如附图3所示。

虚拟二极管的拓扑结构与二极管详细电磁暂态详细模型基本一致。二极管支路由可变电阻和直流电压源vf串联,阻尼支路由阻尼电容cs和阻尼电阻rs串联。可变电阻值存在通态电阻和截止电阻两种取值方式,设置方法如式(1)、式(2)所示,二极管模型两端电压为正则取两端电流为负则取分别表示虚拟二极管模型的戴维南等效电阻和等效电压。闭锁模式下,不进行子模块电容电压排序,直接根据式(3)、式(4)确定桥臂全部半桥子模块电容的戴维南等效模型。

式中,ron表示导通电阻,roff表示关断电阻,rc、分别表示子模块电容等效电阻和等效电压,表示所有子模块电容串联的戴维南等效电阻和等效电压。

所述步骤2)中,求取桥臂全桥子模块的戴维南等效支路如附图4所示。

其中,开关s1闭合至a代表截止状态;开关s1闭合至b,开关s2闭合至c代表正投入状态;开关s1闭合至b,开关s2闭合至d代表负投入状态。图中ufbsm(t)表示桥臂所有全桥子模块的外界电压。

所述步骤4)中,混合型mmc全状态等效模型如附图5所示。混合型mmc的6个桥臂分别等效为戴维南模型,拥有对应的等效电压和等效电阻。

例如,在psmodel(powersystemmodel)电磁暂态仿真软件中,开发混合型mmc高效模型(psmodel高效模型),搭建如附图6所示的5电平双端mmc-hvdc测试系统。基于matlab仿真平台,采用详细模型(matlab详细模型),搭建相同的5电平双端mmc-hvdc测试系统。采用2μs的仿真步长进行仿真,工况参数如表1和表2所示。

表1仿真算例一次系统参数

表2仿真算例控制系统参数

模拟0.1s逆变侧解锁,0.3s整流侧解锁,3.0s整流侧有功功率指令值由1.0pu阶跃为0.8pu,4.0s逆变侧交流系统近区发生三相短路故障,4.12s故障恢复。

psmodel高效模型与matlab详细模型的输出波形如图7所示,其中红色曲线为matlab详细模型计算结果,绿色曲线为psmodel高效模型的计算结果。图7(a)为混合型mmc子模块电容电压波形;图7(b)为整流侧直流电压,并突出显示了闭锁瞬间直流电压波形;图7(c)为整流侧直流电流,并突出显示了交流故障瞬间直流电流波形;图7(d)为逆变侧有功功率波形。

仿真结果表明,在混合型mmc闭锁、故障、阶跃响应等状态下,psmodel高效模型的计算结果均与matlab详细模型高度一致,仿真精度误差在0.1%左右。

为测试psmodel高效模型的计算速度,基于pscad/emtdcprofessionalv4.2.1平台,利用pscad内置的快速排序算法,搭建混合型mmc全状态桥臂等效模型,简称pscad等效模型,基于pscad平台搭建两端混合型mmc测试系统,基于psmodel高效模型搭建与pscad完全相同的两端混合型mmc测试系统。采用10μs的仿真步长,运行在inteli7-6500cpu(主频为2.5ghz)。

以单桥臂160个全桥+40个半桥子模块为例,对比交流侧和直流侧典型波形。pscad等效模型与psmodel高效模型的计算结果如图8所示,其中,红色曲线为pscad等效模型,绿色曲线为psmodel高效模型。图8(a)为直流电压波形,图8(b)为直流电流波形,图8(c)为交流电压波形,图8(d)为交流电流波形。图8表明无论是直流侧还是交流侧波形,psmodel高效模型与pscad等效模型的计算结果基本一致。

为了验证本发明提出的混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法的快速性,在pscad/emtdc中使用搭建混合型mmc经典等效模型,基于上述两端mmc-hvdc测试系统,采用10μs仿真步长,仿真时间2.0s,其中混合型mmc闭锁模式运行1.0s,解锁运行1.0s。分别采用表3所示的半桥子模块和全桥子模块数量,统计psmodel和pscad闭锁模式和解锁模式的仿真时间。

表3mmc测试系统仿真用时

对比pscad和psmodel闭锁模式的仿真时间,psmodel高效模型基于本发明的闭锁等效方法,闭锁模式的仿真效率远高于pscad等效模型。对比pscad和psmodel解锁模式计算时间,在子模块数量较少时,pscad等效模型的二极管的插值计算和模型内部节点是影响仿真效率的主要因素,psmodel高效模型在解锁模式下避免了不必要的插值计算,省去了内部节点,因此提速结果更加明显。在子模块数量较多时,排序算法是影响计算效率的主要因素,psmodel高效模型采用了灵活堆排序算法,与pscad快速排序算法相比,计算效率也有较大提升。

从而,无论闭锁还是解锁模式,psmodel高效模型具备高仿真精度的同时,计算速度明显快于pscad等效模型。因此,根据混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法,能够同时模拟混合型mmc的解锁状态和闭锁状态,在保证高仿真精度的同时,显著提高模型的计算效率,使之更适用于大规模交直流电网全电磁暂态仿真分析。合理高效更适用于大电网全电磁仿真计算。

可选地,根据混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,包括:根据所述解闭锁状态,确定桥臂子模块的排序算法;当混合型mmc处于闭锁状态,对所述桥臂子模块不进行排序;当混合型mmc处于解锁状态,根据所述排序算法和控制器输出的导通子模块数n(t),对所述桥臂子模块进行排序,确定每个子模块的状态。

可选地,当混合型mmc处于解锁状态,根据控制器输出的导通子模块数,对所述桥臂子模块进行排序,确定每个子模块的状态,包括:

对所述桥臂子模块进行编号,其中所述桥臂子模块的总数为n,半桥子模块的编号为1~nh,全桥子模块的编号为nh+1~n;根据所述导通子模块数n(t)、所述半桥子模块的编号1~nh以及全桥子模块的编号为nh+1~n,确定初始堆的规模、堆中子模块以及堆外子模块;根据桥臂电流iarm方向和所述导通子模块数n(t),确定所述初始堆的结构;将所述堆外子模块的编号指向的电容电压依次与堆顶根节点子模块编号指向的电容电压进行比较,确定比较结果,并根据所述比较结果,更新所述初始堆的结构;根据更新后的顶堆结构以及所述导通子模块数n(t),确定待投入的桥臂子模块的编号,确定桥臂半桥子模块的状态与桥臂全桥子模块的状态。

可选地,根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路,包括:当混合型mmc处于解锁状态时,根据桥臂半桥子模块的状态,确定每个桥臂半桥子模块的戴维南等效支路;将桥臂内所有的桥臂半桥子模块的戴维南等效支路进行串联叠加,确定桥臂半桥子模块的戴维南等效支路。

可选地,根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路,还包括:当混合型mmc处于闭锁状态时,基于本步的仿真步长和积分算法,将虚拟二极管模型等效为戴维南支路,确定所述虚拟二极管模型的等效电阻和所述虚拟二极管模型的等效电压将桥臂内所有的桥臂半桥子模块电容串联等效为戴维南支路,根据所述等效电阻和等效电压求解桥臂半桥子模块的戴维南模型的等效电阻和等效电压待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解虚拟二极管模型端口电压电流;根据本步状态和上步状态判断各虚拟二极管模型计算是否正确;当混合型mmc所有虚拟二极管模型全部计算正确后,完成本步计算,并存储本步虚拟二极管状态及电压电流值,供下个步长计算使用。

可选地,根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,包括:当混合型mmc处于解锁状态时,根据桥臂全桥子模块的状态,确定每个桥臂全桥子模块的戴维南等效支路;将桥臂内所有的桥臂全桥子模块的戴维南等效支路进行串联叠加,确定桥臂全桥子模块的戴维南等效支路。

可选地,根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,还包括:当混合型mmc处于闭锁状态时,根据桥臂全桥子模块的外界电压以及桥臂全桥子模块的等效电容,确定充电电压ucharge(t);进行本步计算,采用历史状态预判本步桥臂全桥子模块的工作状态,根据工作状态确定桥臂全桥子模块的戴维南支路,确定等效电阻和等效电压待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解桥臂全桥子模块的端口电压ufbsm(t)和充电电压ucharge(t);判断各桥臂全桥子模块的预判是否正确;当混合型mmc所有桥臂全桥子模块的预判全部正确后,本步计算完成,存储各桥臂全桥子模块的历史工作状态、充电电压等变量,供下步计算使用。

从而,根据混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法,能够模拟混合型mmc的解锁状态和闭锁状态,在保证高仿真精度的同时,显著提高模型的计算效率,使之更适用于大规模交直流电网全电磁暂态仿真分析。合理高效更适用于大电网全电磁仿真计算。

根据本实施例的另一个方面,提供了一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真系统900,参考图9所示,该系统900包括:判断解闭锁状态模块910,用于根据混合型mmc的解闭锁信号,判断混合型mmc的解闭锁状态,所述桥臂子模块包括桥臂半桥子模块以及桥臂全桥子模块;半桥子模块戴维南等效模块920,用于根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂半桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路;全桥子模块戴维南等效模块930,用于根据混合型mmc的解闭锁状态,对桥臂全桥子模块进行戴维南等效,确定混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路;电磁暂态仿真计算模块940,用于根据所述混合型mmc半桥子模块戴维南等效支路和所述混合型mmc全桥子模块戴维南等效支路,获得混合型mmc全状态高效模型,进行电磁暂态仿真计算。

可选地,判断解闭锁状态模块910,包括:确定排序算法子模块,用于根据所述解闭锁状态,确定桥臂子模块的排序算法;不排序子模块,用于当混合型mmc处于闭锁状态,对所述桥臂子模块不进行排序;排序子模块,用于当混合型mmc处于解锁状态,根据所述排序算法和控制器输出的导通子模块数n(t),对所述桥臂子模块进行排序,确定每个子模块的状态。

可选地,排序子模块,包括:编号单元,用于对所述桥臂子模块进行编号,其中所述桥臂子模块的总数为n,半桥子模块的编号为1~nh,全桥子模块的编号为nh+1~n;确定堆单元,用于根据所述导通子模块数n(t)、所述半桥子模块的编号以及全桥子模块的编号,确定初始堆的规模、堆中子模块以及堆外子模块;确定顶堆结构单元,用于根据桥臂电流iarm方向和所述导通子模块数n(t),确定所述初始堆的结构;更新顶堆结构单元,用于将所述堆外子模块的编号指向的电容电压依次与堆顶根节点子模块编号指向的电容电压进行比较,确定比较结果,并根据所述比较结果,更新所述初始堆的顶堆结构;确定状态单元,用于根据更新后的顶堆结构以及所述导通子模块数n(t),确定待投入的桥臂子模块的编号,确定桥臂半桥子模块的状态与桥臂全桥子模块的状态。

可选地,半桥子模块戴维南等效模块920,包括:确定每个桥臂半桥子模块的戴维南等效支路子模块,用于当混合型mmc处于解锁状态时,根据桥臂半桥子模块的状态,确定每个桥臂半桥子模块的戴维南等效支路;确定桥臂半桥子模块的戴维南等效支路子模块,用于将桥臂内所有的桥臂半桥子模块的戴维南等效支路进行串联叠加,确定桥臂半桥子模块的戴维南等效支路。

可选地,半桥子模块戴维南等效模块920,还包括:确定第一电阻电压子模块,用于当混合型mmc处于闭锁状态时,基于本步的仿真步长和积分算法,将虚拟二极管模型等效为戴维南支路,确定所述虚拟二极管模型的等效电阻和所述虚拟二极管模型的等效电压求解第二电阻电压子模块,用于将桥臂内所有的桥臂半桥子模块电容串联等效为戴维南支路,根据所述等效电阻和等效电压求解桥臂半桥子模块的戴维南模型的等效电阻和等效电压求解端口电压电流子模块,用于待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解虚拟二极管模型的端口电压电流;存储二极管子模块,用于根据本步状态和上步状态判断各虚拟二极管模型计算是否正确;当混合型mmc所有虚拟二极管模型全部计算正确后,完成本步计算,并存储本步虚拟二极管状态及电压电流值,供下个步长计算使用。

可选地,全桥子模块戴维南等效模块930,包括:确定每个桥臂全桥子模块的戴维南等效支路子模块,用于当混合型mmc处于解锁状态时,根据桥臂全桥子模块的状态,确定每个桥臂全桥子模块的戴维南等效支路;确定桥臂全桥子模块的戴维南等效支路子模块,用于将桥臂内所有的桥臂全桥子模块的戴维南等效支路进行串联叠加,确定桥臂全桥子模块的戴维南等效支路。

可选地,全桥子模块戴维南等效模块930,还包括:确定充电电压子模块,用于当混合型mmc处于闭锁状态时,根据桥臂全桥子模块的外界电压以及桥臂全桥子模块的等效电容电压,确定充电电压ucharge(t);确定第三电阻电压子模块,进行本步计算,采用历史状态预判本步桥臂全桥子模块的工作状态,根据工作状态确定桥臂全桥子模块的戴维南支路,确定等效电阻和等效电压求解电压子模块,用于待本步计算完成后,根据mmc各节点电压求解桥臂全桥子模块的端口电压ufbsm(t)和充电电压ucharge(t);判断插值子模块,用于判断各桥臂全桥子模块的预判是否正确;存储变量子模块,用于当混合型mmc所有桥臂全桥子模块的预判全部正确后,本步计算完成,存储各桥臂全桥子模块的变量,供下步计算使用,所述变量包括历史工作状态、充电电压。

本发明的实施例的一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真系统900与本发明的另一个实施例的一种混合型mmc全状态高效电磁暂态仿真方法100相对应,在此不再赘述。

本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现,例如,面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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