[发明专利]状态空间框架下的模块化多电平换流器的仿真方法及装置

说明书

本发明公开了一种状态空间框架下的模块化多电平换流器的仿真方法，包括：分别获取模块化多电平换流器以及外部电力网络的拓扑结构参数和电力参数；生成外部电力网络的状态方程模型；计算投入电容的子模块的计算系数和切除电容的子模块的计算系数；按照预设的仿真参数对模块化多电平换流器进行仿真计算；构造投入、切除电容的子模块的等效加速模型；构造包含模块化多电平换流器等效加速模型的待仿真电力系统整体模型；采用待仿真电力系统整体模型执行模块化多电平换流器的仿真任务。本发明公开的一种方法，能够提高状态空间框架下的模块化多电平换流器仿真效率，解决现有技术中仿真精确性和效率较低的问题。本发明还公开了一种装置和存储介质。

技术领域

本发明涉及换流器仿真技术领域，尤其涉及一种状态空间框架下的模块化多电平换流器的仿真方法、装置及存储介质。

背景技术

随着全控型电力电子器件的发展，使用由其构成的电压源换流器(VSC)进行直流输电成为可能；其中，电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)技术可以实现有功和无功功率的快速解耦控制，与传统直流输电相比优点较为显著，因此其在电力系统中的应用越来越多。

模块化多电平换流器(MMC)使用子模块串联的方法，避免了大量开关器件的直接串联，并且对器件的开关一致性要求偏低，可以达到很高的电平数，输出特性好，适用于VSC-HVDC输电领域。但是MMC电路往往包含大量的MMC子模块，实际应用中MMC换流站的每个桥臂一般含有数百个MMC子模块，整个换流站则含有上千个子模块，每个子模块又包含至少两个开关，这对电磁暂态仿真的精度和计算效率提出了极大的挑战。

现有技术中，传统的电磁暂态仿真工具大多基于节点分析法构建，基于该方法的这类算法程序被称为电磁暂态程序(Electro-Magnetic Transient Program，EMTP)。目前常用的电磁暂态仿真工具有PSCAD、XTAP、ATP-EMTP、EMTP-RV等。目前已有一些研究基于节点分析框架提出了一些MMC仿真加速的方法，比如使用简化的开关模型——平均值模型和开关函数模型，使用这种开关模型可以大大简化系统的复杂度，从而加速仿真，但是这种简化方式会丢失MMC子模块的内部信息，与使用详细模型的仿真相比，无法获得MMC子模块内部的细节信息；还有一种方法是通过戴维南等效电路减少系统的维度，从而加速仿真，积分步骤之后再反解MMC子模块的内部信息。

本领域技术人员在实施本发明的过程中发现，现有技术中的两种方法，前者是一种简化方法，省略了一些详细信息，与精确解并不等效；后者保留了原有的信息，但是后者仅适用于节点分析框架。

因此，需要一种适合于状态空间框架的MMC仿真加速方法。

发明内容

本发明实施例提供一种状态空间框架下的模块化多电平换流器的仿真方法，能够提高状态空间框架下的模块化多电平换流器仿真效率，解决现有技术中仿真精确性和效率较低的问题。

本发明实施例一提供一种状态空间框架下的模块化多电平换流器的仿真方法，包括：

分别获取模块化多电平换流器以及外部电力网络的拓扑结构参数和电力参数；

根据所述外部电力网络的拓扑结构参数生成所述外部电力网络的状态方程模型；

根据所述模块化多电平换流器的拓扑结构参数和电力参数，计算投入电容的子模块的计算系数和切除电容的子模块的计算系数；

按照预设的仿真参数对所述模块化多电平换流器进行仿真计算；

根据所述外部电力网络的状态方程模型、投入电容的子模块的计算系数和切除电容的子模块的计算系数，构造投入、切除电容的子模块的等效加速模型，获得所述模块化多电平换流器中各桥臂状态变量；

根据所述各桥臂状态变量构造包含模块化多电平换流器等效加速模型的待仿真电力系统整体模型；