本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)仿真領域，尤其涉及一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)、MMC閥仿真器進行實時仿真的方法及MMC閥仿真器。

背景技術：

全球電力系統(tǒng)架構正日益從集中發(fā)電、超高壓輸電演變?yōu)樵絹碓蕉嗟姆植际桨l(fā)電和配電。這種轉變對電力電子設備需求不斷增多，如高壓直流輸電、柔性交流輸電以及直流源(光伏發(fā)電)或變頻源(風力發(fā)電)等并網(wǎng)設備。電力電子換流器發(fā)展迅速，表現(xiàn)在電路電子器件和拓撲方面都獲得了很大發(fā)展。

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，簡稱MMC)是電壓源型換流器的一種比較新穎的拓撲類型，由多個級聯(lián)的子模塊(Sub-Module,SM)組成，這些子模塊可以是半橋子模塊或者全橋子模塊。MMC以其便于模塊化設計、制造升級靈活、維護方便等優(yōu)點而成為先進的電力電子變換器，被廣泛應用于柔性直流輸電系統(tǒng)中。近年來，隨著更加新穎的MMC拓撲結構的出現(xiàn)以及其控制方式的不斷發(fā)展，MMC的電壓等級以及功率輸送能力得到了很大的提升，這使得大功率的柔性高壓直流輸電成為了未來發(fā)展的趨勢。

傳統(tǒng)的電磁暫態(tài)典型實時仿真步長是50～100μs，但由于MMC閥中，一般具有幾十乃至幾百個子模塊，這些子模塊的絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)快速通斷，具有極高的開關頻率，因此大步長仿真無法滿足其仿真模擬要求。因此，為準確模擬MMC中大量開關器件的高頻特性，必須采用更小的仿真步長來提高仿真精度。但若對MMC閥和除MMC閥以外的交直流電路的仿真都采用小步長(小于3μs)仿真，則會過度占用仿真資源，降低仿真的速度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例提供一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)、MMC閥仿真器進行實時仿真的方法及MMC閥仿真器，通過大小步長仿真的結合，既保證了小步長仿真的精確性，又利用了大步長仿真的快速性，降低了仿真所需要的資源，達到了仿真效率和仿真精度之間的平衡。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：MMC外部控制器，MMC閥仿真器和MMC外部電路仿真器，其中，所述MMC外部控制器，所述MMC閥仿真器用于模擬MMC閥電路，所述MMC外部電路仿真器用于模擬除MMC閥以外的交直流電路，所述除MMC閥以外的交直流電路包含所述MMC閥電路的等值電路；

所述MMC外部控制器用于以第一仿真步長向所述MMC閥仿真器發(fā)送控制脈沖信號；

所述MMC外部電路仿真器用于以第二仿真步長向所述MMC閥仿真器發(fā)送所述等值電路的第一參數(shù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長；

所述MMC閥仿真器用于以第一仿真步長根據(jù)所述MMC外部控制器發(fā)送的控制脈沖信號和所述等值電路的第一參數(shù)仿真計算獲得仿真結果，其中，該第一參數(shù)為若所述MMC閥仿真器接收到所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的所述等值電路的第一參數(shù)時，則第一參數(shù)為所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為所述MMC閥仿真器計算得到的。

可選的，所述MMC外部控制器和所述MMC外部電路仿真器均通過光纖與所述MMC閥仿真器連接。

可選的，所述MMC外部控制器為DSP或CPU，所述MMC外部電路仿真器為RTDS板卡，所述MMC閥仿真器為FPGA或GPU。

可選的，所述MMC閥電路包含M個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含N個MMC子模塊，所述M大于或等于1，所述N大于或等于1；

所述MMC閥仿真器還用于以第一仿真步長向所述MMC外部控制器發(fā)送第一反饋信號和向所述MMC外部電路仿真器發(fā)送第二反饋信號，所述第一反饋信號為所述仿真結果中的每個MMC子模塊的電壓和每個MMC橋臂的電流，所述第二反饋信號為所述仿真結果中的所述等值電路的第二參數(shù)；

所述MMC外部控制器還用于以第一仿真步長接收所述第一反饋信號，并根據(jù)所述第一反饋信號計算獲得控制脈沖信號；

所述MMC外部電路仿真器還用于以第二仿真步長接收所述第二反饋信號，并根據(jù)所述第二反饋信號仿真計算獲得所述等值電路的第一參數(shù)。

可選的，所述等值電路為戴維南等值電路，所述等值電路的第一參數(shù)為所述戴維南等值電路兩端的節(jié)點電壓差，所述等值電路的第二參數(shù)為所述戴維南等值電路的電壓源的電壓和電阻的阻值。

第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種MMC閥仿真器進行實時仿真的方法，所述MMC閥仿真器所模擬的是MMC閥電路，所述仿真方法包括：

MMC閥仿真器以第二仿真步長接收MMC外部電路仿真器發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)，并在相鄰兩次接收之間以第一仿真步長，仿真計算得到S次所述等值電路的第一參數(shù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長，所述等值電路為所述MMC外部電路仿真器所模擬的除MMC閥以外的交直流電路包含的所述MMC閥電路的等值電路，所述S大于或等于1；

以第一仿真步長接收MMC外部控制器發(fā)送的控制脈沖信號；

以第一仿真步長根據(jù)所述等值電路的第一參數(shù)和所述控制脈沖信號仿真計算獲得仿真結果，該第一參數(shù)為若所述MMC閥仿真器接收到所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的所述等值電路的第一參數(shù)時，則該第一參數(shù)為所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為所述MMC閥仿真器計算得到的。

可選的，所述MMC閥仿真器所模擬的所述MMC閥電路包含M個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含N個MMC子模塊，所述M大于或等于1，所述N大于或等于1；

所述方法還包括：

以第一仿真步長，向所述MMC外部控制器發(fā)送第一反饋信號，所述第一反饋信號為所述仿真結果中的每個MMC子模塊的電壓和每個MMC橋臂的電流，以便于所述MMC外部控制器以第一仿真步長接收所述第一反饋信號，并根據(jù)所述第一反饋信號計算獲得控制脈沖信號；

向所述MMC外部電路仿真器發(fā)送第二反饋信號，所述第二反饋信號為所述仿真結果中的所述等值電路的第二參數(shù)，以便于所述MMC外部電路仿真器以第二仿真步長接收所述第二反饋信號，并根據(jù)所述第二反饋信號仿真計算獲得所述等值電路的第一參數(shù)。

可選的，所述MMC閥仿真器的等值電路為戴維南等值電路，所述等值電路的第一參數(shù)為所述戴維南等值電路兩端的節(jié)點電壓差，所述等值電路的第二參數(shù)為戴維南等值電路的電壓源的電壓和電阻的阻值。

可選的，所述以第一仿真步長根據(jù)所述等值電路兩端的節(jié)點電壓差和所述控制脈沖信號仿真計算獲得仿真結果包括：

針對一個MMC橋臂，計算各MMC子模塊的等效電阻R_ci(t+dt)，公式(1)為：R_ci(t+dt)＝dt/2C_i，其中，dt是第一仿真步長，C_i是該MMC橋臂中的第i個MMC子模塊的電容，i大于或等于1，且小于或等于N；

計算該MMC橋臂電路的等效電阻R_c(t+dt)，公式(2)為：

其中，F(xiàn)_i(t)是該MMC橋臂電路中的第i個MMC子模塊的控制脈沖信號，F(xiàn)_i(t)＝1或F_i(t)＝0，C_eq是該MMC橋臂電路中各MMC子模塊的等效電容與控制脈沖信號乘積的和；

計算該MMC橋臂的電流i(t+dt)，公式(3)為：i(t+dt)＝[V(t)-V_H(t)]/R_c(t+dt)，其中，V(t)是所述MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差，如圖6所示，V(t)＝V₁(t)-V₂(t)，V_H(t)是上一個第一仿真步長dt計算所得的所述MMC橋臂等值電路的電壓源電壓；

計算各MMC子模塊的電壓V_ci(t+dt)，公式(4)為：V_ci(t+dt)＝i(t+dt)·R_ci(t+dt)+V_ci(t)，其中，V_ci(t)是上一個第一仿真步長dt計算所得的所述各MMC子模塊的電壓；

計算所述MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差V(t+dt)，公式(5)為：

計算所述MMC橋臂等值電路的電壓源電壓V_H(t+dt)，公式(6)為：V_H(t+dt)＝V(t+dt)-i(t+dt)·R_c(t+dt)。

第三方面，本發(fā)明實施例提供了一種MMC閥仿真器，所述MMC閥仿真器所模擬的是MMC閥電路，包括：

處理單元，用于以第二仿真步長接收MMC外部電路仿真器發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)，并在相鄰兩次接收之間以第一仿真步長，仿真計算得到S次所述等值電路的第一參數(shù)，所述第二仿真步長大于所述第一仿真步長，所述等值電路為所述MMC外部電路仿真器所模擬的除MMC閥以外的交直流電路包含的所述MMC閥電路的等值電路，所述S大于或等于1；

以第一仿真步長接收MMC外部控制器發(fā)送的控制脈沖信號；

以第一仿真步長根據(jù)所述等值電路的第一參數(shù)和所述控制脈沖信號仿真計算獲得仿真結果，該第一參數(shù)為若所述MMC閥仿真器接收到所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的所述等值電路的第一參數(shù)時，則該第一參數(shù)為所述MMC外部電路仿真器發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為所述MMC閥仿真器計算得到的。

本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)、MMC閥仿真器進行實時仿真的方法及MMC閥仿真器，通過MMC外部控制器和MMC外部電路仿真器分別與MMC閥仿真器的交互，實現(xiàn)了對MMC閥電路和除MMC閥以外的交直流電路的不同步長的仿真計算。從而通過大小步長仿真的結合，既保證了小步長仿真的精確性，又利用了大步長仿真的快速性，降低了仿真所需要的資源，達到了仿真效率和仿真精度之間的平衡。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種MMC柔性直流輸電仿真系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)框圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種半橋型MMC的結構圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種半橋MMC子模塊的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的一種MMC閥仿真器進行實時仿真的方法流程圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的一種MMC橋臂的等效模型圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的一種MMC閥仿真器的框圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為了便于清楚描述本發(fā)明實施例的技術方案，在本發(fā)明的實施例中，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)，圖1所示為MMC柔性直流輸電仿真系統(tǒng)示意圖，具體的，參考圖2所示，本發(fā)明實施例提供的仿真系統(tǒng)包括：MMC外部控制器11，MMC閥仿真器12和MMC外部電路仿真器13，其中，MMC外部控制器11是MMC閥控裝置。MMC閥仿真器12用于模擬MMC閥電路，MMC閥電路包含M個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含N個MMC子模塊，M大于或等于1，N大于或等于1。例如，MMC閥電路一般包含2個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含200個MMC子模塊。示例的，圖3所示為半橋型MMC的結構圖。MMC外部電路仿真器13用于模擬除MMC閥以外的交直流電路，除MMC閥以外的交直流電路包含MMC閥電路的等值電路。

具體的，MMC外部控制器11用于以第一仿真步長dt向MMC閥仿真器12發(fā)送控制脈沖信號。

MMC外部電路仿真器13用于以第二仿真步長dT向MMC閥仿真器12發(fā)送等值電路的第一參數(shù)，等值電路的第一參數(shù)就是可以用來完成本發(fā)明實施例所涉及的仿真過程的參數(shù)，具體可以參考現(xiàn)有技術。第二仿真步長大于第一仿真步長，優(yōu)選的第二仿真步長在50～100μs范圍內(nèi)，第一仿真步長小于3μs。優(yōu)選的第二仿真步長是第一仿真步長的整數(shù)倍，例如，第一仿真步長為2.5μs，第二仿真步長為50μs。

MMC閥仿真器12用于以第一仿真步長dt根據(jù)MMC外部控制器11發(fā)送的控制脈沖信號和等值電路的第一參數(shù)仿真計算獲得仿真結果，其中，該第一參數(shù)為若MMC閥仿真器12接收到MMC外部電路仿真器13發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)時，則該第一參數(shù)為MMC外部電路仿真器13發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為MMC閥仿真器12計算得到的，也就是說在MMC閥仿真器12進行仿真計算的過程中也會得到等值電路的第一參數(shù)。具體的MMC閥仿真器12進行仿真計算獲得仿真結果的方法參考下述實施例，在此不再贅述。

MMC閥仿真器12還用于以第一仿真步長dt向MMC外部控制器11發(fā)送第一反饋信號和向MMC外部電路仿真器13發(fā)送第二反饋信號，第一反饋信號為仿真結果中的每個MMC子模塊的電壓和每個MMC橋臂的電流。每個MMC子模塊的電壓也可以是每個MMC子模塊的電容電壓，示例的，參考圖4所示的半橋MMC子模塊的結構示意圖。第二反饋信號為仿真結果中的等值電路的第二參數(shù)。

優(yōu)選的，等值電路為戴維南等值電路，等值電路的第一參數(shù)為戴維南等值電路兩端的節(jié)點電壓差，等值電路的第二參數(shù)為戴維南等值電路的電壓源的電壓和電阻的阻值。

可選的，等值電路也可以為諾頓等值電路，那么等值電路的第一參數(shù)和第二參數(shù)具體的為可以完成仿真過程的諾頓等值電路的某些參數(shù)，這里不做限制。

MMC外部控制器11還用于以第一仿真步長接收第一反饋信號，并根據(jù)第一反饋信號計算獲得控制脈沖信號。這里MMC外部控制器11仿真計算獲得控制脈沖信號是用于下一個第一仿真步長發(fā)送給MMC閥仿真器12的。具體的MMC外部控制器11仿真計算獲得控制脈沖信號的方法可參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。

MMC外部電路仿真器13還用于以第二仿真步長接收第二反饋信號，并根據(jù)第二反饋信號仿真計算獲得等值電路的第一參數(shù)。這里MMC外部電路仿真器13仿真計算獲得等值電路的第一參數(shù)是用于下一個第二仿真步長發(fā)送給MMC閥仿真器12的。具體的MMC外部電路仿真器13仿真計算獲得等值電路的第一參數(shù)的方法可參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。

需要說明的是：在本發(fā)明實施例中，MMC閥仿真器12以第一仿真步長向MMC外部電路仿真器13發(fā)送第二反饋信號，但MMC外部電路仿真器13是以第二仿真步長接收第二反饋信號的，沒有到達第二仿真步長的時間節(jié)點，MMC外部電路仿真器13是不會接收第二反饋信號的，可選的，其他的第二反饋信號被覆蓋了。

優(yōu)選的，MMC外部控制器11和MMC外部電路仿真器13均通過光纖與MMC閥仿真器12連接，即利用光纖進行數(shù)據(jù)通信，因為光纖傳播速率快。當然MMC外部控制器11和MMC外部電路仿真器13也可以通過其他方式與MMC閥仿真器12進行數(shù)據(jù)通訊，例如通過網(wǎng)線、點對點鏈路層(AURORA)協(xié)議、傳輸控制協(xié)議(Transmission Control Protocol，簡稱TCP)/網(wǎng)際協(xié)議(Internet Protocol，簡稱IP)等方式進行數(shù)據(jù)通信，而且MMC外部控制器11與MMC閥仿真器12的通訊方式和MMC外部電路仿真器13與MMC閥仿真器12的通訊方式可以是相同的，也可以是不同的。

優(yōu)選的，MMC外部控制器11為數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing，簡稱DSP)芯片或中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)，MMC外部電路仿真器13為實時數(shù)字仿真儀(Real Time Digital Simulator，簡稱RTDS板卡)，MMC閥仿真器12為現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，簡稱FPGA)或圖形處理器(Graphic Processing Unit，簡稱GPU)。MMC閥仿真器12優(yōu)選的為FPGA，因為FPGA的并行計算速度快。當然MMC外部控制器11、MMC外部電路仿真器13和MMC閥仿真器12也可以是具備上述功能的其他硬件設備。

本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)，通過MMC外部控制器11，MMC外部電路仿真器13和MMC閥仿真器12之間的交互計算，實現(xiàn)了對MMC閥電路和除MMC閥以外的交直流電路的不同步長的仿真計算。通過大小步長仿真的結合，既保證了小步長仿真的精確性，又利用了大步長仿真的快速性，降低了仿真所需要的資源，達到了仿真效率和仿真精度之間的平衡。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種MMC閥仿真器進行實時仿真的方法，該實施例的執(zhí)行主體是MMC閥仿真器，MMC閥仿真器所模擬的是MMC閥電路，MMC閥仿真器所模擬的MMC閥電路包含M個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含N個MMC子模塊，M大于或等于1，N大于或等于1。參考圖5所示，該仿真方法包括以下步驟：

S101、MMC閥仿真器以第二仿真步長接收發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)，并在相鄰兩次接收之間以第一仿真步長，仿真計算得到S次等值電路的第一參數(shù)。

第二仿真步長大于第一仿真步長，優(yōu)選的，第二仿真步長是第一仿真步長的整數(shù)倍。等值電路為MMC外部電路仿真器所模擬的除MMC閥以外的交直流電路包含的MMC閥電路的等值電路，S大于或等于1。

因為第二仿真步長大于第一仿真步長，因此MMC外部電路仿真器完成一次仿真的時間內(nèi)MMC閥仿真器可以完成S次仿真，而MMC閥仿真器的仿真需要用到等值電路的第一參數(shù)，為了保證仿真的精確性，不能在MMC閥仿真器的S次仿真的過程中都使用同一個等值電路的第一參數(shù)，因此在MMC閥仿真器的S次仿真的過程中可以仿真計算得到S次等值電路的第一參數(shù)。

S102、以第一仿真步長接收MMC外部控制器發(fā)送的控制脈沖信號；

MMC外部控制器發(fā)送了多路控制脈沖信號，這里我們認為MMC外部控制器向每一個MMC子模塊都發(fā)送了一路控制脈沖信號，控制脈沖信號是1或0。實際上根據(jù)MMC子模塊的結構，MMC外部控制器向每一個MMC子模塊都發(fā)送了Q路控制脈沖信號，Q是每個MMC子模塊中包含的IGBT的個數(shù)。示例的，如圖4所示的MMC子模塊的結構，包含兩個IGBT，因此MMC外部控制器向每一個MMC子模塊都發(fā)送了2路控制脈沖信號。

S103、以第一仿真步長根據(jù)等值電路的第一參數(shù)和控制脈沖信號仿真計算獲得仿真結果。

該第一參數(shù)為若MMC閥仿真器接收到MMC外部電路仿真器發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)時，則該第一參數(shù)為MMC外部電路仿真器發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為MMC閥仿真器計算得到的。即MMC閥仿真器用于仿真的等值電路的第一參數(shù)，優(yōu)選的使用MMC外部電路仿真器發(fā)送的。也就是說，無論MMC閥仿真器是否計算得到了等值電路的第一參數(shù)，若MMC閥仿真器接收到MMC外部電路仿真器發(fā)送的，則選擇MMC外部電路仿真器發(fā)送的進行仿真計算。

S104(可選的)、以第一仿真步長，向MMC外部控制器發(fā)送第一反饋信號，以便于MMC外部控制器以第一仿真步長接收第一反饋信號，并根據(jù)第一反饋信號計算獲得控制脈沖信號；向MMC外部電路仿真器發(fā)送第二反饋信號，以便于MMC外部電路仿真器以第二仿真步長接收第二反饋信號，并根據(jù)第二反饋信號仿真計算獲得等值電路的第一參數(shù)。

第一反饋信號為仿真結果中的每個MMC子模塊的電壓和每個MMC橋臂的電流，第二反饋信號為仿真結果中的等值電路的第二參數(shù)。優(yōu)選的，MMC閥仿真器的等值電路為戴維南等值電路，等值電路的第一參數(shù)為戴維南等值電路兩端的節(jié)點電壓差，等值電路的第二參數(shù)為戴維南等值電路的電壓源的電壓和電阻的阻值?？蛇x的，等值電路也可以為諾頓等值電路，那么等值電路的第一參數(shù)和第二參數(shù)具體的為可以完成仿真過程的諾頓等值電路的某些參數(shù)，這里不做限制。

需要說明的是：MMC外部控制器計算獲得控制脈沖信號的具體過程和MMC外部電路仿真器仿真計算獲得等值電路的第一參數(shù)的具體過程參考現(xiàn)有技術，在此不再贅述。

若MMC閥仿真器的等值電路為戴維南等值電路，那么步驟S103具體包括：

針對一個MMC橋臂，參考圖6所示，因為橋臂的結構多變，現(xiàn)將一個橋臂中的每個子模塊等效成一個整體，不研究其具體結構。計算各MMC子模塊的等效電阻R_ci(t+dt)，公式(1)為：R_ci(t+dt)＝dt/2C_i，其中，dt是第一仿真步長，C_i是該MMC橋臂中的第i個MMC子模塊的電容，i大于或等于1，且小于或等于N；

計算該MMC橋臂電路的等效電阻R_c(t+dt)，公式(2)為：

其中，F(xiàn)_i(t)是該MMC橋臂電路中的第i個MMC子模塊的控制脈沖信號，F(xiàn)_i(t)＝1或F_i(t)＝0，C_eq是該MMC橋臂電路中各MMC子模塊的等效電容與控制脈沖信號乘積的和；

計算該MMC橋臂的電流i(t+dt)，公式(3)為：i(t+dt)＝[V(t)-V_H(t)]/R_c(t+dt)，其中，V(t)是該MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差，V_H(t)是上一個第一仿真步長dt計算所得的該MMC橋臂等值電路的電壓源電壓；

計算各MMC子模塊的電壓V_ci(t+dt)，公式(4)為：V_ci(t+dt)＝i(t+dt)·R_ci(t+dt)+V_ci(t)，其中，V_ci(t)是上一個仿真步長dt計算所得的各MMC子模塊的電壓；

計算MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差V(t+dt)，公式(5)為：

計算MMC橋臂等值電路的電壓源電壓V_H(t+dt)，公式(6)為：V_H(t+dt)＝V(t+dt)-i(t+dt)·R_c(t+dt)。

需要說明的是在仿真開始前，初始化MMC橋臂等值電路的電壓源電壓V_H(t)為0，每個MMC子模塊的電壓V_ci(t)為0。

按照上述方法，對MMC閥仿真器的所有橋臂分別進行仿真計算得到仿真結果，即得到MMC閥仿真器所有橋臂的仿真結果。將該仿真結果中的第一反饋信號發(fā)送給MMC外部控制器，MMC外部控制器進行計算獲得下一個第一仿真步長的控制脈沖信號，將該仿真結果中的第二反饋信號發(fā)送給MMC外部電路仿真器，MMC外部電路仿真器進行仿真計算獲得下一個第二仿真步長的等效電路兩端的節(jié)點電壓差。

本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)、MMC閥仿真器進行實時仿真的方法及MMC閥仿真器，通過MMC外部控制器和MMC外部電路仿真器分別與MMC閥仿真器的交互，實現(xiàn)了對MMC閥電路和除MMC閥以外的交直流電路的不同步長的仿真計算。從而通過大小步長仿真的結合，既保證了小步長仿真的精確性，又利用了大步長仿真的快速性，降低了仿真所需要的資源，達到了仿真效率和仿真精度之間的平衡。

實施例三

本發(fā)明實施例提供了一種MMC閥仿真器，MMC閥仿真器所模擬的是MMC閥電路，該閥仿真器可以是軟件或硬件，其中各個功能模塊的實現(xiàn)可以參考上述實施例，在此不再贅述。參考圖7所示，包括：

處理單元121，用于以第二仿真步長接收MMC外部電路仿真器發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)，并在相鄰兩次接收之間以第一仿真步長，仿真計算得到S次等值電路的第一參數(shù)，第二仿真步長大于第一仿真步長，等值電路為MMC外部電路仿真器所模擬的除MMC閥以外的交直流電路包含的MMC閥電路的等值電路，S大于或等于1；

以第一仿真步長接收MMC外部控制器發(fā)送的控制脈沖信號；

以第一仿真步長根據(jù)等值電路的第一參數(shù)和控制脈沖信號仿真計算獲得仿真結果，該第一參數(shù)為若MMC閥仿真器接收到MMC外部電路仿真器發(fā)送的等值電路的第一參數(shù)時，則該第一參數(shù)為MMC外部電路仿真器發(fā)送的，否則，該第一參數(shù)為MMC閥仿真器計算得到的。

可選的，所述MMC閥仿真器所模擬的所述MMC閥電路包含M個相單元，每個相單元的上、下MMC橋臂各包含N個MMC子模塊，所述M大于或等于1，所述N大于或等于1；所述處理單元121，還用于以第一仿真步長，向所述MMC外部控制器發(fā)送第一反饋信號，所述第一反饋信號為所述仿真結果中的每個MMC子模塊的電壓和每個MMC橋臂的電流，以便于所述MMC外部控制器以第一仿真步長接收所述第一反饋信號，并根據(jù)所述第一反饋信號計算獲得控制脈沖信號；向所述MMC外部電路仿真器發(fā)送第二反饋信號，所述第二反饋信號為所述仿真結果中的所述等值電路的第二參數(shù)，以便于所述MMC外部電路仿真器以第二仿真步長接收所述第二反饋信號，并根據(jù)所述第二反饋信號仿真計算獲得所述等值電路的第一參數(shù)。

可選的，所述MMC閥仿真器的等值電路為戴維南等值電路，所述等值電路的第一參數(shù)為所述戴維南等值電路兩端的節(jié)點電壓差，所述等值電路的第二參數(shù)為戴維南等值電路的電壓源的電壓和電阻的阻值。

可選的，所述處理單元121，具體用于針對一個MMC橋臂，計算各MMC子模塊的等效電阻R_ci(t+dt)，公式(1)為：R_ci(t+dt)＝dt/2C_i，其中，dt是第一仿真步長，C_i是該MMC橋臂中的第i個MMC子模塊的電容，i大于或等于1，且小于或等于N；

計算該MMC橋臂電路的等效電阻R_c(t+dt)，公式(2)為：

其中，F(xiàn)_i(t)是該MMC橋臂電路中的第i個MMC子模塊的控制脈沖信號，F(xiàn)_i(t)＝1或F_i(t)＝0，C_eq是該MMC橋臂電路中各MMC子模塊的等效電容與控制脈沖信號乘積的和；

計算該MMC橋臂的電流i(t+dt)，公式(3)為：i(t+dt)＝[V(t)-V_H(t)]/R_c(t+dt)，其中，V(t)是所述MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差，V_H(t)是上一個第一仿真步長dt計算所得的所述MMC橋臂等值電路的電壓源電壓；

計算各MMC子模塊的電壓V_ci(t+dt)，公式(4)為：V_ci(t+dt)＝i(t+dt)·R_ci(t+dt)+V_ci(t)，其中，V_ci(t)是上一個第一仿真步長dt計算所得的所述各MMC子模塊的電壓；

計算所述MMC橋臂等值電路兩端的節(jié)點電壓差V(t+dt)，公式(5)為：

計算所述MMC橋臂等值電路的電壓源電壓V_H(t+dt)，公式(6)為：V_H(t+dt)＝V(t+dt)-i(t+dt)·R_c(t+dt)。

本發(fā)明實施例提供了一種基于MMC的實時仿真系統(tǒng)、MMC閥仿真器進行實時仿真的方法及MMC閥仿真器，通過MMC外部控制器和MMC外部電路仿真器分別與MMC閥仿真器的交互，實現(xiàn)了對MMC閥電路和除MMC閥以外的交直流電路的不同步長的仿真計算。從而通過大小步長仿真的結合，既保證了小步長仿真的精確性，又利用了大步長仿真的快速性，降低了仿真所需要的資源，達到了仿真效率和仿真精度之間的平衡。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的系統(tǒng)，裝置和方法，可以通過其它的方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理包括，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用硬件加軟件功能單元的形式實現(xiàn)。

上述以軟件功能單元的形式實現(xiàn)的集成的單元，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質(zhì)中。上述軟件功能單元存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述方法的部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(Read-Only Memory，簡稱ROM)、隨機存取存儲器(Random Access Memory，簡稱RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。