[发明专利]一种基于相似判据的MMC换流阀动模系统参数设计方法

摘要

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。

主权项

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，i_i1和i_i2分别表示MMC第i相上桥臂和下桥臂电流；u_i1，u_i2是指每相上、下桥臂所有MMC换流阀子模块电容电压之和；S_i1j表示i相上桥臂第j个MMC换流阀子模块的开关状态，S_i2j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＝L_s       (2)其中：L₁、L₂、L_s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i_dc/3；由于上下桥臂电抗器相同，故交流电流i_i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：i_dc为三个相单元流过的直流电流的总和；u_dc为相单元的相电压；R_d为直流电阻；i_i为交流电流。