三辅助二极管、所述第四辅助二极管、所述第一受控电 压源及所述第二受控电压源。2. 根据权利要求1所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述复合等值模型还包括第一辅助开关、第二辅助开关；所述第一辅助开关的第一端与所 述第一辅助二极管的阴极连接，并与所述第一受控电压源的正端相连；所述第一受控电压 源的负端与所述第二受控电压源的正端相连，并与所述第四辅助二极管的阴极相连；所述 第四辅助二极管的阳极与所述第三辅助二极管的阴极、所述第二辅助开关的第一端相连， 其公共的连接点为所述复合等值模型的负输出端；所述第二辅助开关的第二端与所述第三 辅助二极管的阳极连接，并与所述第二受控电压源的负端、所述第二辅助二极管的阳极相 连；所述第二辅助二极管的阴极与所述第一辅助开关的第二端、所述第一辅助二极管的阳 极连接，其公共的连接点为所述复合等值模型的正输出端。3. 根据权利要求2所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述损耗电阻与所述复合等值模型的正输出端相连，或所述损耗电阻与所述复合等值模型 的负输出端相连。4. 根据权利要求2所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述将所述每个桥臂的所有第一电容器等效为一个第一受控电压源，所述每个桥臂的所有 第二电容器等效为一个第二受控电压源的步骤，包括： 获取对应桥臂的每个所述功率模块的电气信息； 根据所述电气信息，确定所述对应桥臂的每个所述功率模块的所述第一电容器和所述 第二电容器分别在当前仿真步长中的第一历史电流值和第二历史电流值； 根据所述电气信息及所述第一历史电流值和所述第二历史电流值，确定所述对应桥臂 的每个所述功率模块的所述第一电容器和所述第二电容器分别在当前仿真步长中的第一 电流值和第二电流值； 根据所述电气信息，确定所述对应桥臂的每个所述功率模块的所述第一电容器和所述 第二电容器分别在当前仿真步长中的第一电压值和第二电压值； 根据所述电气信息、所述第一电流值和所述第二电流值及所述第一电压值和所述第二 电压值，确定所述对应桥臂的每个所述功率模块的所述第一电容和所述第二电容分别在当 前仿真步长中的第一贡献值和第二贡献值； 根据所述对应桥臂的所有所述功率模块的所述第一贡献值和所述第二贡献值分别确 定所述第一受控电压源和所述第二受控电压源的电压值，并根据所述电气信息确定所述第 一受控电压源和所述第二受控电压源的内阻值。5. 根据权利要求4所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述电气信息包括：仿真步长，用At表示；所述第一电容器和所述第二电容器的电容值相 等，用C表示；所述功率模块的总数，用N表示；所述功率模块的编号，用i表示；所述对应桥 臂的第i个所述功率模块的所述第一电容器在上一仿真步长中的第一电流值和第一电压 值，分别用Ieil (t_ Δ t)、Ueil (t- Δ t)表示；及所述对应桥臂第i个所述功率模块的所述第二 电容器在上一仿真步长中的第二电流值和第二电压值，分别用Ie2l (t-At)、Ue2l (t-At)表 示； 确定所述第一历史电流值和所述第二历史电流值的公式分别为： W1 ⑴=-Icll (t_ Δ t) -Ucll (t_ Δ t) /Rcd IcD2i (t) - _Ic2i (t_ A t) _Uc2i (t_ Δ t) /Rcd 其中，R〇)= At/C，Imii⑴为所述第一历史电流值，lorn⑴为所述第二历史电流值。6. 根据权利要求5所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述电气信息还包括：所述对应桥臂在当前仿真步长中的桥臂电流值，用IARM(t)表示；所 述对应桥臂的各所述功率模块的所述第一电容器和所述第二电容器的泄漏电阻，用Rp为表 示；所述对应桥臂第i个所述功率模块的所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关 管在上一仿真步长中的开关状态分别用S11 α- Δ t)、S211 α- Δ t)、S31 α- Δ t)表示； 确定所述第一电流值和所述第二电流值的公式分别为：其中，Ieil (t)为所述第一电流值，Ie2l (t)为所述第二电流值。7. 根据权利要求6所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 确定所述第一电压值和所述第二电压值的公式分别为： Ucil (t) = Ucil (t- Δ t) +Rcd [Icil (t) +Icil (t- Δ t)] Uc2i (t) - Uc2i (t_ Δ t) +Rcd [Ic2i (t) +Ic2i (t_ Δ t)] 其中，所述的uai(t)为所述第一电压值，Ue2l (t)为所述第二电压值。8. 根据权利要求7所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 所述电气信息还包括所述对应桥臂第i个所述功率模块的所述第一开关管、所述第二开关 管、所述第三开关管在当前仿真步长中的开关状态分别用S11 (t)、S211 (t)、S31 (t)表示； 确定所述第一贡献值和所述第二贡献值的公式分别为：其中，UM11 (t)为所述第一贡献值，UM2l (t)为所述第二贡献值。9. 根据权利要求8所述的二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法，其特征在于， 确定所述第一受控电压源和所述第二受控电压源的电压值的公式分别为：其中，U1U)为所述第一受控电压源的电压值，U2(t)为所述第二受控电压源的电压值； 确定所述第一受控电压源和所述第二受控电压源的内阻值的公式为：其中，R1U)为所述第一受控电压源的电阻值、R2(t)为所述第二受控电压源的电阻值； not表示非运算。10. -种二极管箝位型级联多电平换流器的建模系统，所述二极管箝位型级联多电平 换流器包括不少于两个桥臂，每个桥臂包括由不少于两个功率模块级联组成的功率模块串 及与所述功率模块串级联的桥臂电抗器；其中，每个所述功率模块包括第一开关管、第一二 极管、第二开关管、第二二极管、第三开关管、第三二极管、第四二极管、第一电容器和第二 电容器；所述第一开关管和所述第一二极管构成反并联结构；所述第二开关管和所述第 二二极管、所述第三开关管和所述第三二极管分别构成反并联结构；所述第一二极管的阴 极与所述第一电容器的正极连接，所述第一电容器的负极与所述第二电容器的正极相连， 并与所述第四二极管的阴极连接；所述第四二极管的阳极与所述第三二极管的阴极连接， 其连接点为所述功率模块的负输出端；所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阳极连 接，并与所述第二电容器的负极相连；所述第二二极管的阴极与所述第一二极管的阳极连 接，其连接点为所述功率模块的正输出端；其特征在于，所述建模系统包括： 二极管等效模块，用于将所述每个桥臂的所有第一二极管等效为一个第一辅助二极 管，所述每个桥臂的所有第二二极管等效为一个第二辅助二极管，所述每个桥臂的所有第 三二极管等效为一个第三辅助二极管，所述每个桥臂的所有第四二极管等效为一个第四辅 助二极管； 电容器等效模块，用于将所述每个桥臂的所有第一电容器等效为一个第一受控电压 源，所述每个桥臂的所有第二电容器等效为一个第二受控电压源； 桥臂等效模块，用于将所述每个桥臂的所述功率模块串等效为一个等值模块，所述等 值模块包括一个损耗电阻和一个与所述损耗电阻串联的复合等值模型，所述复合等值模型 包括所述第一辅助二极管、所述第二辅助二极管、所述第三辅助二极管、所述第四辅助二极 管、所述第一受控电压源及所述第二受控电压源。
【专利摘要】一种二极管箝位型级联多电平换流器的建模方法及系统，将每个桥臂的所有相应的二极管等效为一个辅助二极管；将每个桥臂的所有相应的电容器等效为一个受控电压源；将每个桥臂的功率模块串等效为一个等值模块，等值模块包括一个损耗电阻和一个与损耗电阻相连的复合等值模型。由于将所针对的二极管箝位型级联多电平换流器的每个桥臂的各功率模块中相同位置的多个元器件等效为一个元器件，可以降低节点电压方程阶数，提高仿真效率，且仿真效率不会随着功率模块数量的增加而降低。通过该建模方法及系统进行的建模能够满足远距离、大容量、架空线场合的柔性直流输电工程参数设计、控制策略验证等需求。
【IPC分类】H02M7/5387, H02M7/483, G06F17/50
【公开号】CN105162344
【申请号】CN201510574892
【发明人】周月宾, 黎小林, 许树楷, 罗雨, 陈俊
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年9月10日