模块化多电平换流器改进戴维南建模方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109241648A(43)申请公布日2019.01.18(21)申请号201811107342.8(22)申请日2018.09.21(71)申请人国网福建省电力有限公司电力科学研究院地址350007福建省福州市仓山区复园支路48号申请人国网福建省电力有限公司(72)发明人唐志军林国栋晁武杰翟博龙郭健生邹焕雄胡文旺李超李智诚(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100代理人蔡学俊(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称模块化多电平换流器改进戴维南建模方法(57)摘要本发明涉及一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，改进传统戴维南建模方法，提出模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，可以保留换流器内外特性，实现换流器高效仿真。该模型能实现换流器内部各子模块的电容电压的更新，使等效建模能够满足控制策略，环流抑制，电容均压等方面研究。在改进戴维南建模过程中，对子模块电容进行离散化处理，等效为电容电阻及电容历史电压源。简化等效计算过程，关键在于在电容历史电压源更新中，通过进一步的推导更新方程，使其更新与上一步长历史电压源相关，减少了更新过程的计算量，降低仿真复杂度。CN109241648ACN109241648A权利要求书1/1页1.一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1:将开关器件等效为可变电阻R1、R2；步骤S2:对子模块电容进行离散化，使其可以在电磁暂态环境中运行,并采用梯形积分法得到伴随电路，等效电容表示为：式中：Δt为仿真步长，Rc＝Δt/2C为电容等效电阻；Uc(t-Δt)为电容暂态计算等值历史电压源，ic(t-Δt)为上一步长电流值；步骤S3:子模块输入端口等效电阻与等效电源分别用等效参数Reqsm与Ueqsm表示；步骤S4:将由N个子模块等效电路串联为桥臂等效电路，得到改进的戴维南等效电路，桥臂等效电阻Reqarm及其等效电压Ueqarm，表示为：2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：步骤S21:根据电容电磁暂态等值电路，其暂态过程用可以描述为：步骤S22:运用梯形积分法，将(4)写成式(5)：由式(5)推出：uc(t)＝ic(t)Rc+Uc(t-Δt)(6)Uc(t-Δt)＝uc(t-Δt)+ic(t-Δt)Rc(7)从式(7)中可以知道，电容历史电压源与上一步长电流值ic(t-Δt)相关，且与上一步长电容电压uc(t-Δt)相关；步骤S23:为了简化计算过程，对上式进行进一步推导，由式(6)可得：uc(t-Δt)＝ic(t-Δt)Rc+Uc(t-2Δt)(8)将式(8)带入式(7)可得电容等效历史电压源的递推公式Uc(t-Δt)＝Uc(t-2Δt)+2ic(t-Δt)Rc(9)。2CN109241648A说明书1/3页模块化多电平换流器改进戴维南建模方法技术领域[0001]本发明涉及一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法。背景技术[0002]随着模块化多电平换流器(MMC)的发展，使得柔性直流输电在今天高电压、大容量的复杂输电环境下展现出巨大的优势，大大推进了柔性直流输电技术进步。然而，大规模的仿真建模效率极低，受限于建模方法、数学理论、实验手段和计算机硬件等几个方面，严重制约柔性直流输电系统相关问题的研究。因此，建立能反映换流器的一般运行规律，保留换流器特性的仿真模型，对开展柔性直流输电系统运行特性分析，电路参数设计以及控制、保护系统的研究具有重要的指导作用。本发明主要介绍模块化多电平换流器改进戴维南建模方法。[0003]详细建模方法能够精确的反映换流器的内外特性，仿真精度主要取决于仿真步长的限制，不存在建模方法的误差。但其仿真效率特别低，难以开展高电平条件下的研究。传统戴维南建模方法，能够提高仿真效率，但其电容等效过程需要进行多步等效计算。当进行高电平仿真时，效率依旧不高。平均值建模与详细建模结构差异大，能够实现高效的仿真，但其换流器内部过程难以体现。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，能实现换流器内部各子模块的电容电压的更新，使等效建模能够满足控制策略，环流抑制，电容均压等方面研究。[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0006]一种模块化多电平换流器改进戴维南建模方法，包括以下步骤：[0007]步骤S1:将开关器件等效为可变电阻R1、R2；[0008]步骤S2:对子模块电容进行离散化，使其可以在电磁暂态环境中运行,并采用梯形积分法得到伴随电路，等效电容表示为：[0009][0010]