[发明专利]一种半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真控制方法

说明书

本发明公开了一种半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真控制方法，该方法包括步骤：获取初始化后的仿真系统；获取当前子模块电压和当前投入子模块；当控制元件解锁时，获取预设的仿真步长内的桥臂电流，计算得到子模块电压增量；根据计算得到子模块新电压，对子模块进行排序，得到排序结果；计算得到桥臂参考电压；确定要投入的子模块数；根据排序结果和子模块数，确定新投入子模块；将子模块新电压和新投入子模块分别作为下一个仿真步长中的当前子模块电压和当前投入子模块；当运行稳定后，获取每一桥臂投入的最终子模块电压之和，得到控制元件的输入电压。本发明大大简化了仿真系统的电气连接，并降低物理连接的数量级和计算复杂度。

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真控制方法。

背景技术

柔性直流输电技术的成熟，催生了越来越多的柔性直流工程落地建设，不管是远距离、大容量跨区输电，还是远海岸风电并网，电网都越来越多的选择柔性直流输电方式。而模块化多电平换流器(Modular Multilevel MMC)作为柔性直流输电的核心设备，在工程设计中必须进行全面的仿真研究与验证，因此模块化多电平换流器的仿真具有不可取代和无法忽视的作用。

在MMC换流器的仿真建模时总体思路基本上都是根据单个子模块内部和外部电气特性，将每个换流器桥臂级联的大量子模块进行聚合，从而构造出十分复杂的子模块聚合模型。子模块聚合模型虽然能够比较精确的实现换流器的仿真，却大大增加了编程设计和数学建模的难度。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真控制方法，以一个控制元件等效桥臂级联的子模块，大大简化了仿真系统的电气连接，并降低物理连接的数量级和计算复杂度。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真控制方法，包括以下步骤：

获取初始化后的半桥子模块型模块化多电平换流器的仿真系统；其中，所述仿真系统中每一相的桥臂为一个控制元件，所述控制元件由一个第一绝缘栅双极型晶体管反向并联一个第二绝缘栅双极型晶体管和一个受控电压源构成；其中，所述第二绝缘栅双极型晶体管与所述受控电压源串联，每一个所述控制元件内虚拟设置若干个子模块；

获取所述控制元件中当前子模块电压和当前投入子模块；

判断所述控制元件是否闭锁，当所述控制元件处于非闭锁状态时，获取所述仿真系统中在预设的仿真步长内的桥臂电流，计算得到所述仿真步长内的子模块电压增量；

根据所述当前子模块电压和所述子模块电压增量，得到子模块新电压，并按照预设的排序原则对所述子模块进行排序，得到所述子模块新电压与所述子模块一一对应的排序结果；

获取所述仿真系统中的直流电压和三相交流电压，计算得到每一相的桥臂参考电压；

根据额定子模块数量、所述直流电压、所述桥臂参考电压，得到对应的桥臂要投入的子模块数；

根据所述排序结果和所述子模块数，确定新投入子模块；

将所述子模块新电压和所述新投入子模块分别作为下一个仿真步长中的所述当前子模块电压和所述当前投入子模块；

当所述仿真系统运行稳定后，获取最终投入子模块和最终子模块电压；

根据每一相的所述桥臂的所述最终子模块电压之和，得到该桥臂对应的所述控制元件的输入电压。

优选地，所述控制元件的约束条件为预设一个关断的闭锁信号和一个导通的解锁信号，控制所述第一绝缘栅双极型晶体管的输入信号为所述闭锁信号，控制所述第二绝缘栅双极型晶体管的输入信号为所述闭锁信号或者所述解锁信号，所述受控电压源的输出电压等于所述控制元件的输入电压。