以限制啟動(dòng)時(shí)候的啟動(dòng)電流。此階段所有的子模塊保 持閉鎖，因此這里涉及了閉鎖的測(cè)試。當(dāng)子模塊的電容電壓充電至〇. 66倍后，系統(tǒng)進(jìn)入可 控充電階段，MMC的控制系統(tǒng)采用定直流電壓控制，直流電壓參考值的標(biāo)么值由在Is內(nèi)由 0. 66p. u升至lp. u，啟動(dòng)結(jié)束后系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。圖5為閥側(cè)電壓的對(duì)比圖，圖6為閥側(cè) 電流的對(duì)比圖，圖7為有功功率的對(duì)比圖，圖8為子模塊電容電壓的對(duì)比圖。從仿真波形可 見(jiàn)，本發(fā)明橋臂等效模型和真實(shí)橋臂模型關(guān)于主要電氣運(yùn)行參數(shù)（如閥側(cè)電壓、閥側(cè)電流、 有功功率及子模塊電容電壓）幾乎一致，故也驗(yàn)證了本發(fā)明等效建模方法的有效性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮多種閉鎖模態(tài)的基于箝位雙子模塊MMC的等效仿真方法，所述的MMC為三 相六橋臂結(jié)構(gòu)，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)箝位雙子模塊級(jí)聯(lián)構(gòu)成；所述的箝位雙子模塊由五個(gè) 帶反并聯(lián)二極管的IGBT管I\~T5、兩個(gè)續(xù)流二極管D6~D7和兩個(gè)電容CC2組成；其 中，IGBT管的集電極與電容Ci的正極和續(xù)流二極管D6的陰極相連，IGBT管T:的發(fā)射極 與IGBT管1~2的集電極相連并構(gòu)成箝位雙子模塊的正極，IGBT管T2的發(fā)射極與電容Ci的負(fù) 極、續(xù)流二極管D7的陰極以及IGBT管T5的發(fā)射極相連，續(xù)流二極管D6的陽(yáng)極與IGBT管T5 的集電極、電容C2的正極以及IGBT管T3的集電極相連，IGBT管T3的發(fā)射極與IGBT管T4 的集電極相連并構(gòu)成箝位雙子模塊的負(fù)極，續(xù)流二極管〇7的陽(yáng)極與IGBT管T4的發(fā)射極以 及電容C2的負(fù)極相連；五個(gè)IGBT管T廣T5的基極均接收外部設(shè)備提供的開(kāi)關(guān)信號(hào)；所述 的等效仿真方法包括如下步驟： (1) 獲取MMC的橋臂運(yùn)行參數(shù)，所述的橋臂運(yùn)行參數(shù)包括橋臂電流和橋臂各子模塊內(nèi) IGBT管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)； (2) 根據(jù)所述的橋臂運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建MMC的橋臂等效電路，并確定橋臂等效電路中各器 件的參數(shù)； 所述的橋臂等效電路由五個(gè)等效電阻&~R5、三個(gè)等效電壓源Ui~U4以及九個(gè)等效 二極管Di~D9構(gòu)成；其中，等效電壓源Ui的正極對(duì)應(yīng)為橋臂等效電路的正極，等效電壓源 A的負(fù)極與等效電阻Ri的一端相連，等效電阻Ri的另一端與等效二極管Di的陽(yáng)極和等效 二極管D2的陰極相連，等效二極管Di的陰極與等效電壓源U2的正極和等效二極管D6的陰 極相連，等效電壓源U2的負(fù)極與等效電阻R2的一端相連，等效電阻R2的另一端與等效二極 管％的陽(yáng)極、等效二極管D5的陽(yáng)極以及等效二極管07的陰極相連，等效二極管06的陽(yáng)極與 等效二極管D5的陰極、等效電壓源U3的正極以及等效二極管D3的陰極相連，等效電壓源U3 的負(fù)極與等效電阻R3的一端相連，等效電阻R3的另一端與等效二極管D7的陽(yáng)極和等效二 極管D4的陽(yáng)極相連，等效二極管D3的陽(yáng)極與等效二極管D4的陰極、等效電阻R4的一端以及 等效電阻馬的一端相連，等效電阻R4的另一端與等效二極管〇8的陽(yáng)極相連，等效電阻1?5的 另一端與等效二極管D9的陰極相連，等效二極管Ds的陰極與等效二極管D9的陽(yáng)極相連并 構(gòu)成橋臂等效電路的負(fù)極； (3) 根據(jù)所述的橋臂等效電路建立MMC的仿真系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效仿真方法，其特征在于：所述等效二極管DD9的通態(tài) 電阻均為1X10 6Q，關(guān)斷電阻均為1X109Q。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效仿真方法，其特征在于：所述等效電阻RR5的電阻值 以及等效電壓源1^~1]3的電壓值的表達(dá)式如下：其中：R_(t)為t時(shí)刻等效電阻民的電阻值，Rsnijl(t)為t時(shí)刻橋臂中第j個(gè)子模塊 對(duì)應(yīng)等效電阻&的等效電阻值，u_(t)為t時(shí)刻等效電壓源Uk的電壓值，usnijk(t)為t時(shí) 刻橋臂中第j個(gè)子模塊對(duì)應(yīng)等效電壓源隊(duì)的等效電壓值，i和k均為自然數(shù)且1 <i< 5， 1彡k彡3,N為橋臂的子模塊級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)，t表示時(shí)間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等效仿真方法，其特征在于：對(duì)于橋臂中的任一子模塊，當(dāng)該 子模塊處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，則t時(shí)刻其對(duì)應(yīng)等效電阻Ri的等效電阻值Rsnu (t)以及對(duì)應(yīng)等 效電壓源Uk的等效電壓值usmk(t)的計(jì)算公式如下： Rsml (t) =Ra (t)+Rj(t) +Rk (t) +Re (t)Rsm2 (t) = 0 Usn2 ⑴=0Rsm3 (t) = 〇 Usn3 ⑴=0 Rsm4 (t) =〇RsmS (t) =〇 ucieq(t) =Rclicl(t)+ucl(t) uc2eq (t) =Rc2ic2 (t) +uc2 (t) ucl (t) =Rclicl (t) +ucleq (t-AT)uc2(t) =Rc2ic2(t)+uc2eq(t-AT)當(dāng)該子模塊處于全閉鎖運(yùn)行狀態(tài)下，即該子模塊中的五個(gè)IGBT管I\~T5均關(guān)斷，則t時(shí)刻其對(duì)應(yīng)等效電阻氏的等效電阻值Rsnu (t)以及對(duì)應(yīng)等效電壓源Uk的等效電壓值usnik (t) 的計(jì)算公式如下： R-⑴=〇usnl ⑴=0 Rsm2 (t) = RC1 Usn2 ⑴=ucleq (t) Rsm3 (t) =Rc2 usn3 ⑴=uc2eq (t) Rsn4(t) =0.015Rsn5(t) =0.0125 ucieq(t) =Rclicl(t)+ucl(t) uc2eq (t) =Rc2ic2 (t) +uc2 (t) u〇i(t) =Rclicl (t) +ucleq (t-AT)uc2(t) =Rc2ic2(t)+uc2eq(t-AT)當(dāng)該子模塊處于左半部分閉鎖運(yùn)行狀態(tài)下，即該子模塊中的IGBT管1\和T2關(guān)斷，則t時(shí)刻其對(duì)應(yīng)等效電阻氏的等效電阻值Rsnu (t)以及對(duì)應(yīng)等效電壓源Uk的等效電壓值usnik (t) 的計(jì)算公式如下：Rsm2 (t) =RC1usn2 ⑴=ucleq (t) Rsm3 (t) = 〇 usn3 ⑴=〇Rsn4(t) =0.015 Rsn5(t) =0.015 ucieq(t) =Rclicl(t)+ucl(t) uc2eq (t) =Rc2ic2 (t) +uc2 (t) u〇i(t) =Rclicl (t) +ucleq (t-AT)uc2(t) =Rc2ic2(t)+uc2eq(t-AT)當(dāng)該子模塊處于右半部分閉鎖運(yùn)行狀態(tài)下，即該子模塊中的IGBT管TjPT4關(guān)斷，則t時(shí)刻其對(duì)應(yīng)等效電阻民的等效電阻值Rsnu (t)以及對(duì)應(yīng)等效電壓源Uk的等效電壓值usnik (t) 的計(jì)算公式如下：Rsm2 (t) =〇 usn2 ⑴=0Rsm3 (t) =Rc2 usn3 ⑴=Uc2eq (t) Ut) = 〇? 〇15Rsnfi⑴=〇?〇15 ucieq(t) =Rclicl(t)+ucl(t) uc2eq (t) =Rc2ic2 (t) +uc2 (t) ucl (t) =Rclicl (t) +ucleq (t-AT)uc2(t) =Rc2ic2(t)+uc2eq(t-AT)其中：Rd為子模塊中電容Ci的等效阻值，R。2為子模塊中電容C2的等效阻值，AT為仿 真步長(zhǎng)，（^為子模塊中電容C:的容值，c2為子模塊中電容C2的容值，i^ (t)為t時(shí)刻流經(jīng) 子模塊中電容Q的電流值，i。2 (t)為t時(shí)刻流經(jīng)子模塊中電容C2的電流值，u& (t)為t時(shí) 刻子模塊中電容Q的電壓值，u。2 (t)為t時(shí)刻子模塊中電容C2的電壓值，u(t)為t時(shí)刻 子模塊中電容Q的等效歷史電壓源幅值，u(t-AT)為t-AT時(shí)刻子模塊中電容Q的等 效歷史電壓源幅值，⑴為t時(shí)刻子模塊中電容C2的等效歷史電壓源幅值，u(t-AT) 為t-AT時(shí)刻子模塊中電容C2的等效歷史電壓源幅值，Ri(t)為t時(shí)刻子模塊中IGBT管 的等效電阻值，R2(t)為t時(shí)刻子模塊中IGBT管T2的等效電阻值，R3(t)為t時(shí)刻子模塊中 IGBT管T3的等效電阻值，R4(t)為t時(shí)刻子模塊中IGBT管T4的等效電阻值，R5(t)為t時(shí) 刻子模塊中IGBT管T5的等效電阻值，R6(t)為t時(shí)刻子模塊中續(xù)流二極管D6的等效電阻 值，R7(t)為t時(shí)刻子模塊中續(xù)流二極管07的等效電阻值，RA(t)、RB(t)、RD(t)、RE(t)、RF(t)、 &(〇、&(〇、&(〇、&(〇和RK(t)均為中間變量且均由公式給定，iarni(t)為t時(shí)刻的橋臂 電流。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等效仿真方法，其特征在于：當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的IGBT管T i導(dǎo)通，則札⑴為0. 01 Q，IGBT管關(guān)斷，則R丨(t)為1MQ ;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的IGBT管T2 導(dǎo)通，則R2⑴為0. 01 Q，IGBT管T2關(guān)斷，則R2(t)為1M Q;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的IGBT管T3 導(dǎo)通，則R3⑴為0. 01 Q，IGBT管T3關(guān)斷，則R3(t)為1M Q;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的IGBT管T4 導(dǎo)通，則R4(t)為0. 01 Q，IGBT管T4關(guān)斷，則R4(t)為1MQ ;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的IGBT管 T5導(dǎo)通，則R5⑴為0. 01 Q，IGBT管T5關(guān)斷，則R5⑴為1M Q;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中的續(xù)流二 極管D6導(dǎo)通，則R6⑴為0. 01 Q，續(xù)流二極管D6關(guān)斷，則R6⑴為1M ;當(dāng)t時(shí)刻子模塊中 的續(xù)流二極管D7導(dǎo)通，則R 7 (t)為0. 01 Q，續(xù)流二極管D7關(guān)斷，則R 7 (t)為1M Q。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮多種閉鎖模態(tài)的基于箝位雙子模塊MMC的等效仿真方法，包括：獲取對(duì)應(yīng)橋臂的橋臂電流、橋臂各箝位雙子模塊IGBT的開(kāi)關(guān)信號(hào)；根據(jù)所述的運(yùn)行參數(shù)構(gòu)建橋臂的等效電路；根據(jù)橋臂等效電路建立相應(yīng)的仿真系統(tǒng)，并進(jìn)行仿真。本發(fā)明MMC等效仿真方法利用數(shù)值計(jì)算以及電磁仿真的內(nèi)部機(jī)理，將子模塊等效為戴維南等效支路，避免了大量電力電子器件的頻繁開(kāi)斷，大幅減少可仿真計(jì)算時(shí)間；同時(shí)引入真實(shí)二極管器件，能夠在保證仿真速度的前提下對(duì)箝位雙子模塊各閉鎖狀態(tài)進(jìn)行精確模擬。
【IPC分類(lèi)】G06F17/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105117549
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510528773
【發(fā)明人】徐政, 肖晃慶, 劉高任, 唐庚
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日