一种模块化多电平换流器桥臂等效方法
专利汇可以提供一种模块化多电平换流器桥臂等效方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是一种 模 块 化多电平换流器 等效方法，其特点是，包括的步骤有：建立正常工况下的MMC桥臂等效模型，包括建立非闭 锁 工况下和预充电工况下的MMC桥臂等效模型，建立直流侧故障工况下的MMC桥臂等效模型，包括建立直流侧故障时换流器闭锁前和换流器闭锁后的MMC桥臂等效模型，将建立的正常工况下的MMC桥臂等效模型和建立的直流侧故障工况下的MMC桥臂等效模型相结合，建立适用于各种工况的MMC桥臂等效模型，具有科学合理，计算简单，简便易行，适用于各种工况，仿真 精度 高的优点。，下面是一种模块化多电平换流器桥臂等效方法专利的具体信息内容。
1.一种模块化多电平换流器等效方法，其特征是，它包括以下步骤：
1)建立正常工况下的MMC桥臂等效模型；
①建立非闭锁工况下的MMC桥臂等效模型
(a)定义HBSM中两个IGBT及其反并联二极管构成的开关管支路的等值电阻R1、R2；在非闭锁工况下HBSM中保护晶闸管VTs保持关断，HBSM存在投入和切出两种运行状态，根据IGBT器件导通状态将两个IGBT及其反并联二极管构成的开关管支路等值为可变电阻R1、R2，以消除IGBT的非线性性，当HBSM处于投入状态时，IGBT器件VT1触发信号TS1＝1，为开通状态，IGBT器件VT2触发信号TS2＝0，为关断状态，开关管支路等值电阻R1＝RON，R2＝ROFF；当HBSM处于切出状态时，IGBT器件VT1触发信TS1＝0，为关断状态，IGBT器件VT2触发信号TS2＝1，为开通状态，开关管支路等值电阻R1＝ROFF，R2＝RON；因此根据t时刻IGBT触发信号TS1、TS2确定t时刻开关管支路等值电阻R1、R2的电阻值，触发信号状态与开关管支路的等值电阻的电阻值的对应关系是，子模块为投入状态，触发信号状态为TS1＝1，TS2＝0，开关管支路电导值为R1＝RON，R2＝ROFF；子模块为切出状态，触发信号状态为TS1＝0，TS2＝1，开关管支路电导值为R1＝ROFF，R2＝RON：其中，RON/ROFF代表IGBT与二极管的开通/关断电阻，RON阻值一般为mΩ级，ROFF阻值一般为MΩ级；
(b)用Dommel等值模型等效电容元件；
电容C的Dommel等值模型由电容的暂态等值电阻 与t-ΔT时刻电容的历史电压源uceq(t-ΔT)串联组成，
电容暂态过程用电磁感应定律来描述，即：
其中，ic(t)为t时刻电容支路电流，C0为电容值，uc(t)为t时刻电容电压；
将式(1)等式两边取积分，则
其中，ΔT为仿真步长，uc(t-ΔT)为t-ΔT时刻的电容电压；
应用梯形积分法则，将式(2)表示成式(3)的形式；
其中，ic(t-ΔT)为t-ΔT时刻电容支路电流；
令电容C的暂态等值电阻 定义t-ΔT时刻电容的历史电压源uceq(t-ΔT)
如式(4)所示；
则式(3)表示为式(5)的形式；
(c)基于戴维南等值方法，建立MMC非闭锁工况下的HBSM等效拓扑，进而建立非闭锁工况下的MMC桥臂等效模型；
MMC非闭锁工况下，经过两个IGBT及其反并联二极管构成的开关管支路等值及用Dommel等值模型等效电容元件后，对其进行戴维南等值；
HBSM戴维南等值拓扑中等值电阻RSM及等值电压源USM分别为：
将桥臂中投入和切出的子模块串联，得非闭锁工况下的桥臂等效模型，MMC每相上、下桥臂各包含N个子模块，非闭锁情况下，按照调制方式投入n个子模块同时切出N-n个子模块，则桥臂中的等值电阻REQ及等值电压源UEQ为：
②建立预充电工况下的MMC桥臂等效模型
(a)建立预充电工况下的HBSM等效拓扑；
预充电工况下，当桥臂电流Iarm＞0时，桥臂电流流经桥臂全部HBSM的二极管VD1及电容C串联支路，子模块中电容C处于充电状态；当桥臂电流Iarm＜0时，桥臂电流流经桥臂全部HBSM的保护晶闸管VTS及二极管VD2，子模块中电容C处于旁路状态；预充电工况下的HBSM等效拓扑包括保护晶闸管VTS和二极管VD2并联支路及二极管VD1和电容C串联支路，此时需要提供电容C的充电通路及旁路通路；
(b)建立预充电工况下的MMC桥臂等效模型
预充电工况下，桥臂中全部N个HBSM中的电容C同时处于旁路和充电中一种状态，当N个HBSM中电容C处于充电状态时，桥臂等效模型相当于N个HBSM中二极管VD1与电容C串联支路的串联；当N个HBSM中电容C处于旁路状态时，桥臂等效模型相当于N个HBSM中保护晶闸管VTS与二极管VD2并联支路的串联；
预充电工况下的MMC桥臂等效拓扑，其中VT0和VT2为IGBT器件，确保电流的单向导通，R1为N个HBSM中二极管VD1的通态电阻之和，R2为N个HBSM中保护晶闸管VTS与二极管VD2通态电阻并联之和，CEQ为桥臂等效电路的桥臂等效电容值，IGBT器件VT0触发提供桥臂等效电容CEQ的充电状态电流通路，IGBT器件VT2同时触发提供旁路状态电流通路，设二极管VD1及VD2的通态电阻为Ron，保护晶闸管VTS的通态电阻为Rvts，HBSM中电容值C0，则桥臂等效电容值为CEQ＝C0/N，VT0支路串联电阻R1＝N·Ron，VT2支路串联电阻R2＝N·(Ron//Rvts)；
2)建立直流侧故障工况下的MMC桥臂等效模型
MMC直流侧故障包括单极接地故障和双极短路故障，由于控制器存在时延，即故障闭锁延时，因此将直流侧故障分为换流器闭锁前和换流器闭锁后两个阶段；
①建立直流侧故障时换流器闭锁前的MMC桥臂等效模型
换流器闭锁前，MMC桥臂电流包括子模块电容放电电流和交流馈入电流两部分；子模块电容放电时，投入状态HBSM的电容C通过该子模块中IGBT器件VT1及切出状态HBSM的保护晶闸管VTS与二极管VD2并联支路向短路点提供电容放电电流；交流馈入电流流过桥臂中全部HBSM的保护晶闸管VTS与二极管VD2并联支路；
直流侧故障时换流器闭锁前的MMC桥臂等效模型，IGBT器件VT1触发提供桥臂等效电容CEQ的放电通路，IGBT器件VT2触发提供交流馈入电流通路，设n个HBSM处于投入状态，N-n个HBSM处于切出状态，HBSM电容值为C0；则桥臂等效电容值CEQ＝C0/n，VT1支路串联电阻R1＝(N-n)·Ron，VT2支路串联电阻R2＝N·(Ron//Rvts)；
②建立直流侧故障时换流器闭锁后的MMC桥臂等效模型；
换流器闭锁后，HBSM中电容的放电电流路径消失，交流馈入电流流过桥臂中全部HBSM的保护晶闸管VTS与二极管VD2并联支路，IGBT器件VT2触发提供交流馈入电流通路，VT2支路串联电阻R2＝N·(Ron//Rvts)；
3)建立适用于各种工况的MMC桥臂等效模型；
将步骤1)建立的正常工况下的MMC桥臂等效模型和步骤2)建立的直流侧故障工况下的MMC桥臂等效模型相结合，建立适用于各种工况的MMC桥臂等效模型，该等效模型由开关、可变电阻、受控电压源和二极管构成；
在正常工况下：
非闭锁工况时，开关K1＝1即开通，保证正常运行，开关K2＝0即关断，可变电阻R1为式(10)，受控电压源V1为式(11)；
预充电工况时，开关K1＝0即关断，提供电容充电状态下电流通路，开关K2＝1即开通，提供电容旁路状态下电流通路，可变电阻R1为式(12)，可变电阻R2为式(13)，受控电压源V1为式(14)；
R2＝N·Ron (13)
在直流侧故障工况下：
换流器闭锁前，开关K1＝1即开通，提供电容放电状态下电流通路，开关K2＝1即开通，提供交流馈入电流通路，可变电阻R1为式(15)，可变电阻R2为式(16)，受控电压源V1为式(17)；
R2＝N·Ron (16)
换流器闭锁后，开关K1＝0即关断，电容放电电流通路消失，开关K2＝1即开通，提供电容旁路状态下电流通路，可变电阻R2为式(18)；
R2＝N·Ron (18)。
一种模块化多电平换流器桥臂等效方法
技术领域
背景技术
发明内容
1，为开通状态，开关管支路等值电阻R1＝ROFF，R2＝RON；因此根据t时刻IGBT触发信号TS1、TS2确定t时刻开关管支路等值电阻R1、R2的电阻值，触发信号状态与开关管支路的等值电阻的电阻值的对应关系是，子模块为投入状态，触发信号状态为TS1＝1，TS2＝0，开关管支路电导值为R1＝RON，R2＝ROFF；子模块为切出状态，触发信号状态为TS1＝0，TS2＝1，开关管支路电导值为R1＝ROFF，R2＝RON：其中，RON/ROFF代表IGBT与二极管的开通/关断电阻，RON阻值一般为mΩ级，ROFF阻值一般为MΩ级；
具体实施方式
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