一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法
【专利摘要】本发明涉及一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法，属于电力系统柔性输配电和电力电子【技术领域】。本发明首先建立模块化多电平换流器的等效电路，以桥臂等效模块代替多电平环流器的MMC换流阀桥臂，将每个桥臂等效为两个二极管串接后与电容、泄放电阻和受控电流源并联构成的等效模块，然后对桥臂等效模块中的每个元件参数进行设置，使该等效电路模型与详细模型具有相同的外部特性，对配置后的模块化多电平换流器的等效电路的软启过程进行仿真。本发明采用等效电路进行换流器软启过程的仿真，大大缩短了换流器软启过程的仿真时间，也提高了软启电阻工程设计的效率。
【专利说明】一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法，属于电力系统柔性输配 电和电力电子【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着全控型电力电子器件的发展和电力电子技术在电力系统中的应用，基于电压 源换流器的柔性直流输电（VSC-HVDC)技术日益受到重视。模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter)是VSC-HVDC系统中应用的电压源换流器的一种，它由多个半桥或 全桥式子模块按照一定的方式连接而成，通过分别控制各个子模块IGBT组件的投入和切 除状态使换流器输出的交流电压逼近正弦波，实现能量的高效传输。
[0003] 软启电阻作为模块化多电平换流器充电阶段限制电流的重要器件，如何对其进行 设计并选定合适的阻值，以使其完全满足换流器各种启动工况需要的同时，具有经济性， 不留太大的功率裕量，是模块化多电平换流器设计中的一个重要工作。由于软启过程时间 本身较长，且使用详细模型进行模块化多电平换流器的软启动过程仿真消耗的时间很长， 大大影响了软启电阻工程设计的效率。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法，以解决现有模 块化多电平换流器软启仿真时间过长问题。
[0005] 本发明为解决上述技术问题而提供一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法， 该仿真方法包括以下步骤：
[0006] 1)建立软启过程下模块化多电平换流器的等效电路模型，以桥臂等效模块代替多 电平换流器的MMC换流阀桥臂，所述的桥臂等效模块由两个二极管，一个电容，一个恒功率 受控电流源和一个泄放电阻构成；
[0007] 2)配置桥臂等效模块中各元件的参数，使所建立的软启过程下的模块化多电平换 流器等效电路模型与软启过程下模块化多电平换流器详细模型具有相同的外部特性；
[0008] 3)对配置后的软启过程下模块化多电平换流器的等效电路的软启过程进行仿真。
[0009] 所述的桥臂等效模块的两个二极管串接形成二极管支路后与电容、泄放电阻和受 控电流源并联，两个二极管之间的引出点作为桥臂等效模块的正输出端，二极管支路的负 端作为桥臂等效模块的负输出端。
[0010] 所述的步骤2)中配置的每个桥臂等效模块的电容量为
【权利要求】
1. 一种模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，该仿真方法包括以下步 骤： 1) 建立软启过程下模块化多电平换流器的等效电路模型，以桥臂等效模块代替多电平 换流器的MMC换流阀桥臂，所述的桥臂等效模块由两个二极管，一个电容，一个恒功率受控 电流源和一个泄放电阻构成； 2) 配置桥臂等效模块中各元件的参数，使所建立的软启过程下的模块化多电平换流器 等效电路模型与软启过程下模块化多电平换流器详细模型具有相同的外部特性； 3) 对配置后的软启过程下模块化多电平换流器的等效电路的软启过程进行仿真。
2. 根据权利要求1所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 的桥臂等效模块的两个二极管串接形成二极管支路后与电容、泄放电阻和受控电流源并 联，两个二极管之间的引出点作为桥臂等效模块的正输出端，二极管支路的负端作为桥臂 等效模块的负输出端。
3. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 的步骤2)中配置的每个桥臂等效模块的电容量为C = Cs*n2/N，其中Cs为MMC换流阀桥臂 中单个子模块的电容值，η为投入子模块个数，N为桥臂子模块总个数。
4. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 步骤2)中配置的每个桥臂等效模块中恒功率受控电流源的电流给定值为I = P*N/U，其中 P为实际换流阀桥臂中单个子模块软启过程的恒功率损耗，U为桥臂等效模块中电容电压 的测量值。
5. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 步骤2)中配置的每个桥臂等效模块中的泄放电阻阻值为
其中Rs为MMC换流 阀桥臂中单个子模块的总等效恒阻性负载的电阻值。
6. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 步骤2)中配置的每个桥臂等效模块中二极管参数通态电阻Ron为Rons*N，二极管参数导 通电压Vf为Vfs*N，二极管参数阻断电阻
，其中Rons为MMC换流阀桥臂中 单个子模块的二极管通态电阻，Vfs为MMC换流阀桥臂中单个子模块的二极管导通电压， Roffs为MMC换流阀桥臂中单个子模块的二极管阻断电阻。
7. 根据权利要求2所述的模块化多电平换流器软启过程仿真方法，其特征在于，所述 步骤3)中的仿真是在MATLAB R2012b Simulink仿真环境下实现的。
【文档编号】G06F17/50GK104063536SQ201410181359
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】姚为正, 吴金龙, 张 浩, 韩坤, 刘普, 甄帅 申请人:许继电气股份有限公司