[发明专利]一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法，其特征在于，包括步骤：

S1、利用傅里叶变换和欧拉公式将MMC的桥臂电流i_u、桥臂等效电容电压v_u和子模块投切系数s_u转换至频域下，得到相量形式的桥臂电流i_u、桥臂等效电容电压v_u和子模块投切系数s_u；

S2、根据所述桥臂电流i_u、所述桥臂等效电容电压v_u、所述子模块投切系数s_u以及时域下MMC的平均值数学模型来得到MMC的稳态频域模型；

S3、根据谐波线性化的方法在稳态频域模型的公共连接点注入频率为f_s的电压扰动信号并将所述稳态频域模型在稳态工作点处线性化，得到注入扰动后MMC主电路频域小信号模型；

S4、根据MMC的控制系统分别对各控制环节进行建模，得到注入扰动后子模块投切系数的小信号模型

S5、根据MMC主电路频域小信号模型和子模块投切系数的小信号模型，求解MMC的交流侧阻抗Z_{MMC_AC}(f_s)。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11、根据傅里叶变换，将MMC的桥臂电流i_u分解为直流分量和不同频率的正弦信号：

其中，I₀为MMC桥臂电流的直流分量，I_n为MMC桥臂电流的n次谐波分量幅值，α_n表示MMC桥臂电流n次谐波分量的相位；

S12、根据欧拉公式，将MMC的桥臂电流i_u转化为指数形式：

其中，j表示虚数单位；

S13、采用同样方法分别将桥臂等效电容电压v_u、子模块投切系数s_u转换至频域下，得到相量形式的桥臂电流i_u、桥臂等效电容电压v_u、子模块投切系数s_u：

其中，式中各元素分别对应频率从-nf₁到nf₁的谐波分量，f₁表示基频，V_n表示MMC桥臂等效电容电压，S_n表示子模块投切系数n次谐波分量的幅值，α_n表示MMC桥臂电流n次谐波分量的相位，β_n表示MMC桥臂等效电容电压n次谐波分量的相位，γ_n表示子模块投切系数n次谐波分量的相位。

3.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器交流侧阻抗建模方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

S21、将MMC的桥臂电流i_u、桥臂等效电容电压v_u、子模块投切系数s_u代入MMC时域下的平均值数学模型，用频域下的卷积运算来代替时域下的乘积运算，可得：

其中，V_dc表示直流电压相量，u_v表示交流侧电压相量，U_dc为MMC直流侧电压，V_s和分别为MMC交流侧电压幅值和相角，Y_L表示桥臂电抗的导纳矩阵，Z_C表示桥臂等效电容的阻抗矩阵，R₀为MMC桥臂等效电阻，L₀为MMC桥臂等效电抗，C₀为MMC桥臂等效电容；

S22、利用托普利兹矩阵，将相量卷积运算转化为矩阵与相量之间的点积运算，得到MMC的稳态频域模型：

其中，S_u为子模块投切系数s_u的托普利兹矩阵形式，可表示为：

其中，S_n表示子模块投切系数n次谐波分量的幅值，j表示虚数单位，γ_n表示子模块投切系数n次谐波分量的相位。