一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法
专利汇可以提供一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种基于相似判据的MMC换流 阀 动模系统参数设计方法，包括下述步骤：1)建立MMC换流阀等效模型；2)确定MMC换流阀相似判据；3)设计MMC换流阀动模系统参数。本发明提供的技术方案基于 开关 函数建立了MMC换流阀等效模型，在等效模型 基础 上，基于相似性理论创新性的提出了MMC换流阀相似判据，填补了该领域研究的空白，为动模系统电气参数计算提供必要的理论 支撑 。，下面是一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法专利的具体信息内容。
1.一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法，所述方法中的模块化多电平换流器由A、B、C三相构成，每相由串联的结构相同的上下两桥臂构成；上下两桥臂的中点处连接模块化多电平换流器的交流端；
所述上下两桥臂中每个桥臂包括1个电抗器和N个结构相同的子模块；每个桥臂的子模块级联后一端与模块化多电平换流器的交流端连接；每个桥臂的子模块级联后另一端串联电抗器后与另两相桥臂的电抗器连接，形成所述模块化多电平换流器直流端的正负极母线；
每个子模块包括上下两个全控型电力电子器件IGBT；
其特征在于，所述方法包括下述步骤：
1)建立MMC换流阀等效模型；
2)确定MMC换流阀相似判据；
3)设计MMC动态物理模拟系统参数；
所述步骤1)中，用低压物理模拟装置来仿真实际工程，基于相似性定理和开关函数建立MMC换流阀等效模型，所述相似性定理指的是两个相似的系统要具有相同的相似判据，即两个系统相似，则其对应变量和参数在整个动态过程中分别保持一个固定的比例，即模拟比；
根据MMC换流阀子模块的工作原理，用开关函数模拟MMC换流阀子模块的投切状态；
其中，S表示开关函数，T1和T2分别表示MMC换流阀子模块的上下两个全控型电力电子器件IGBT，用开关函数表示的流过MMC换流阀子模块的电流满足如下关系：
其中，ii1和ii2分别表示MMC第i相上桥臂和下桥臂电流；ui1，ui2是指每相上、下桥臂所有MMC换流阀子模块电容电压之和；Si1j表示i相上桥臂第j个MMC换流阀子模块的开关状态，Si2j表示i相下桥臂第j个MMC换流阀子模块的开关状态；n表示每个桥臂的MMC换流阀子模块数，C0表示MMC换流阀子模块电容；
MMC换流阀上下桥臂对称设计，则有：
L1＝L2＝Ls (2)
其中：L1、L2、Ls表示A、B、C三相每相的桥臂电感；
上下桥臂分别应用基尔霍夫电压定律，分别得到MMC的微分方程组：
MMC换流阀三个相单元对称设计，每个相单元流过的直流电流为idc/3；由于上下桥臂电抗器相同，故交流电流ii在上下桥臂均分，有：
将式(4)代入式(3)，并将式(3)中的两式相减得：
又由式(1)得：
将式(6)代入式(5)中得：
设某时刻上桥臂有x个MMC换流阀子模块投入，则为保证直流电压恒定，下桥臂应有n-x个MMC换流阀子模块投入，即
将上式代入式(5)，得到基于开关函数的MMC动态物理模拟系统换流阀等效模型：
其中：idc为三个相单元流过的直流电流的总和；udc为相单元的相电压；Rd为直流电阻；
ii为交流电流。
2.如权利要求1所述的参数设计方法，其特征在于，所述步骤2)中，采用积分相似法，将步骤1)中式(8)整理成无量纲形式，即等式两边同时除以6Rdidc得：
定义交直流侧电流调制比为：
其中：t表示时间，Ii和Idc分别为MMC交流侧输出线电流峰值和直流电流；假设交流电流和直流电流在每个控制周期内保持电流调制比，则根据式(9)和(10)得到：
对于MMC动态物理模拟系统和实际工程的两组不同的变量参数分别列出其如式(12)和(13)的表达式：
上两式中下标1代表实际工程参数，下标2代表MMC动态物理模拟系统参数；由相似定理，若两个电路的物理过程相似，则必在各对应的物理量之间存在着比例关系；表示为：LS1＝kLLS2；C01＝kcC02；udc1＝kuudc2；t1＝ktt2；idc1＝kiidc2；Rd1＝kRRd2；
由此，式(12)写成：
当MMC动态物理模拟系统和实际工程上桥臂子模块投入数x相同时，若两电路相似，则两电路过程由同一微分方程描述，即必有：
相似常数即模拟比受到式(15)的约束限制；
得到基于相似性理论的MMC换流阀相似判据的推导方式为：
其中：kL、kc、ku、kt、ki、kR分别表示MMC动态物理模拟系统和实际工程的电感、电容、电压、时间、电流、电阻的比例系数，π1为直流电阻的相似判据；π2为桥臂电抗器的相似判据；π3为MMC换流阀子模块电容的相似判据。
3.如权利要求1所述的参数设计方法，其特征在于，所述步骤3)中，设计MMC动态物理模拟系统参数包括：
①容量比和电压比选择方式为 从而电流比和电抗比随之确定
②其中联接变压器阀侧电压Uc，即计算MMC换流阀输出侧相电压的公式为：
③根据相似判据π1得到直流电阻Rd2：
udc1/Rd1idc1＝udc2/Rd2idc2
④桥臂电抗器LS1和平波电抗器参数LS2：
根据相似判据π2，结合等时间常数原则，在相同的时间尺度下有：
LS1/Rd1＝LS2/Rd2
⑤MMC换流阀子模块电容参数：为了保证等效性，将MMC换流阀子模块电容值选择与实际工程相同，且与根据相似判据π3计算结果近似相等；
其中：π1为直流电阻的相似判据；π2为桥臂电抗器的相似判据；π3为MMC换流阀子模块电容的相似判据；NS和NV分别表示MMC动态物理模拟系统和实际工程的容量比和电压比，Ssim和Vsim表示MMC动态物理模拟系统的额定容量和额定电压；S工程、V工程表示实际工程的额定容量和额定电压；NI和NZ分别表示电流比和电抗比；LS1和LS2分别表示实际工程和MMC动态物理模拟系统的桥臂电抗器和平波电抗器；Rd1和Rd2分别表示实际工程和MMC动态物理模拟系统的直流电阻。
一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法
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