[发明专利]一种提高MMC高效电磁暂态模型仿真精度的方法

摘要

本发明属于电力系统模型仿真技术领域，尤其涉及一种提高MMC高效电磁暂态模型仿真精度的方法。首先基于戴维南等效定理建立MMC桥臂详细等效模型。若仿真过程中出现的故障或开关动作等引起网络结构突变，判断子模块当前时刻上IGBT开关状态是否发生改变，若改变则考虑电容电流突变特性，修正原等效建模过程中电容电流的计算结果；若不变则保持上一时刻等效结果；依据修正后的电容电流，戴维南等效电压源来求解这一时刻的等效桥臂模型。本发明方法在保证电磁暂态仿真提速的情况下，有效消除了因梯形积分引起计算边界条件突变的误差，提高了MMC高效电磁暂态模型仿真精度。

主权项

1.一种提高MMC高效电磁暂态模型仿真精度的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为步骤1、基于戴维南等效定理，建立MMC桥臂详细等效模型；步骤2、根据仿真过程中当前时刻MMC桥臂中子模块的上开关组的IGBT的导通或关断情况判断该子模块的等效电阻值，所述子模块由两组开关组串联构成，上开关组由IGBT开关元件T1和二极管D1反并联构成，下开关组由IGBT开关元件T2和二极管D2反并联构成，分别用可变电阻R1表示上开关组的导通关断状态，可变电阻R2表示下开关组的导通关断状态；IN1_N表示上开关组的IGBT开关状态，IN2_N表示下开关组的IGBT开关状态，其中IN1_N＝0表示T1导通，IN2_N＝0表示T2导通，IN1_N＝1表示T1关断，IN2_N＝1表示T2关断；IN表示当前时刻的T1的开断状态；仿真初始状态设为T1、T2均导通；ROFF表示子模块可变大电阻、RON表示子模块可变小电阻；若当前时刻T1导通，T2关断，即IN＝0，则子模块可变电阻等效情况为：R1＝RON，R2＝ROFF；若当前时刻T1关断，T2导通，即IN＝1，则子模块可变电阻等效情况为：R1＝ROFF,R2＝RON；步骤3、若步骤2中的子模块当前时刻的上IGBT开关状态发生改变，则根据电容电流突变特性，修正步骤1中MMC桥臂详细等效模型的电容电流，所述步骤3中电容电流突变特性为若IN≠IN1_N，即T1状态发生改变，所述的电容电流突变特性为：设两个相邻计算时刻为t₁和t₂，且有t₂＝t₁+Δt，采用梯形积分法的子模块电容电压其中，C为子模块电容值，Uc(t1)为t1时刻子模块的电容电压，Uc(t2)为t2时刻子模块的电容电压，Ic(t1)为t1时刻流经子模块电容的电流，Ic(t2)为t2时刻流经子模块电容的电流，Δt为电磁暂态仿真步长；每个仿真步长的电容电压与当前时刻以及前一个时刻的子模块导通情况相关；在T1、T2发生变化时，电容电流发生突变，如果开关变化发生在t₁时刻，那么I_c(t₁)不等于突变后的t₁′时刻的电容电流I_c(t′₁)；实际的电磁暂态仿真过程中的突变后t1时刻的桥臂电流为，Iarm(t1)＝IC(t′1)+I2(t1)；令其中，Iarm(t1)是t1时刻流经MMC桥臂的桥臂电流；I2(t1)是t1时刻流过子模块可变电阻R2的电流；USM(t1)是t1时刻子模块端口电压；R1(t2)、R2(t2)分别为t2时刻R1、R2的等效可变电阻值；Uc(t1′)为突变后的t1′时刻子模块的电容电压；由于桥臂中有电感存在，在开关变化的t1时刻，桥臂电流Iarm不会突变，即Iarm(t′1)＝Iarm(t1)；对于电容电压，在开关变化瞬间亦不突变，即Uc(t1′)＝Uc(t1)；计算修正后的电容电流那么t1时刻等效戴维南电压源Ueq(t1)的修正表达式为Ueq(t1)＝RCIC(t′1)+UC(t1)其中，RC是电容等效电阻值；若IN＝IN1_N，即T1状态未发生改变，则保持步骤1所述的建模结果；步骤4、依据修正后的这一时刻电容电流Ic(t)，从而得到修正这一时刻的戴维南等效电压源Ueq(t)，再更新这一时刻的子模块的戴维南电压源，最后基于此将MMC桥臂上N个串联的子模块的戴维南电路进行叠加求解这一时刻的等效桥臂模型的桥臂电压Uarm(t)和桥臂电阻Rarm(t)，建立这一时刻的MMC桥臂详细等效桥臂模型。