MMC電磁仿真建模

1、基于MMC電磁仿真建模1.模塊化多電平換流器建模研究模塊化多電平換流器(modularmultilevelconverter,MMC)是一種新型電壓源型換流器(voltagesourceconverter,VSC)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?；谧幽K級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的MMC具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如保持較大橋臂等效開(kāi)關(guān)頻率的同時(shí)降低開(kāi)關(guān)頻率和開(kāi)關(guān)損耗，不涉及直接串聯(lián)開(kāi)關(guān)元件動(dòng)作一致性問(wèn)題，輸出的交流波形具有較高的質(zhì)量。因此，MMC在高電壓大容量輸送電能和電力驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方面有很大的前景。MMC詳細(xì)模型只能通過(guò)小步長(zhǎng)來(lái)捕捉高頻開(kāi)關(guān)的精確變化，且每有開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)須更新系統(tǒng)的導(dǎo)納矩陣。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，MMC的大量應(yīng)用及其子模

2、塊數(shù)目的增長(zhǎng)，詳細(xì)模型原有的仿真算法給電磁暫態(tài)仿真造成了極大的仿真負(fù)擔(dān)。下面將提出兩種MMC建模方法。2.一種基于多頻段動(dòng)態(tài)相量法的MMC換流器建模方法研究多頻段動(dòng)態(tài)相量法首先對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率分解，然后按頻段重組，再針對(duì)重組的信號(hào)分頻段移頻，最后利用多核CPU進(jìn)行大步長(zhǎng)并行仿真。2.1MMC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MMC主電路拓?fù)浼捌渥幽K結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主電路包括三個(gè)相單元，每相由上、下橋臂組成。每個(gè)橋臂均由1個(gè)電抗器和N個(gè)子模塊串聯(lián)組成。圖1MMC結(jié)構(gòu)示意圖：（a）MMC主電路圖，（b）MMC子模塊結(jié)構(gòu)圖2.2MMC開(kāi)關(guān)模型子模塊的開(kāi)關(guān)函數(shù)：SK-X其中，*=；=1表示第K個(gè)子模塊耦合到橋臂，參與橋臂運(yùn)行；耳=；=0表示第K個(gè)子模塊被旁路，不參與橋臂運(yùn)行。圖2是MMC開(kāi)關(guān)函數(shù)模型。圖2MMC開(kāi)關(guān)函數(shù)模型2.3多頻段動(dòng)態(tài)相量耦合模型多頻段動(dòng)態(tài)向量模型：2.4多頻段動(dòng)態(tài)相量解耦模型經(jīng)過(guò)近似處理，各頻段間解耦，各頻段仿真可并行。3.MMC換流器的戴維南等效模型MMC換流器的戴維南等效模型的目標(biāo)是從圖1所示的MMC出發(fā)，建立包含N個(gè)子模塊的一個(gè)MMC橋臂的戴維南等效模型，如下圖所示。其核心內(nèi)容是建立單個(gè)子模塊的戴維南等效模型后進(jìn)行代數(shù)疊加。MMC子模塊中，開(kāi)關(guān)組導(dǎo)通時(shí)，電阻值非常小。當(dāng)開(kāi)關(guān)組關(guān)斷時(shí)，電阻值非常大。