[发明专利]一种模块化多电平换流器临界仿真步长的计算方法

说明书

本发明涉及一种模块化多电平换流器临界仿真步长的计算方法，属输配电技术领域。模块化多电平换流器(MMC)在电磁暂态仿真时，计算出临界仿真步长作为设置仿真步长的参考值，可以保证MMC模型在仿真软件中精确输出该电平下对应的台阶数，从而体现该电平下MMC的模块化多电平的特性。本发明的核心技术方案是：首先，分析MMC最近电平逼近调制中参考波的波形特性和电磁暂态仿真软件中波形展现的方式；然后通过分析MMC阶梯波跳变情况，计算出极限情况下过零点的两个台阶之间的电压差；最后，将参考电压离散化，推导得出电磁暂态仿真软件中MMC临界仿真步长的计算公式。该方法对MMC的研究具有重要的理论意义。

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种电磁暂态仿真软件中模块化多电平换流器临界仿真步长的计算方法。

背景技术

近年来，由西门子公司提出的模块化多电平换流器(MMC)(子模块为半桥结构)已成为柔性直流输电系统的首选换流器拓扑。我国建设的柔性直流输电工程中，上海南汇工程、南澳三端工程、舟山五端工程都采用MMC结构。美国直流输电跨湾工程(Trans BayCable Project,TBC)和法国—西班牙联网工程(INELFE工程)也采用MMC结构。因此，MMC已由最初的低电压、小容量示范工程向高电压、大容量方向快速发展，展现出良好的发展前景。

但是在实际工程正式投运之前，必须对MMC模型进行电磁暂态仿真以验证所设计控制算法和选择的系统参数的合理性，且仿真高频开关器件动作过程时，必须设置的合理仿真步长，否则严重影响仿真精度和MMC输出特性。

目前，有文献给出了采样频率的临界值计算方法，但是该临界值只适用于实际MMC工程或动模试验中物理样机控制器触发频率提出的参考值；有文献给出了MMC仿真步长的经验计算公式，该公式在低电平时较为实用，但是高电平时(如401电平)，并不能满足精确输出MMC对应电平下的台阶数的要求，影响了MMC的输出特性。

本发明通过研究MMC最近电平逼近调制(NLM)原理，分析调制波和阶梯波之间的关系，推导得出了适合于电磁暂态软件中MMC临界仿真步长的计算方法。当仿真步长小于等于该临界仿真步长时，MMC模型能够在仿真软件中精确仿真出该电平下对应的台阶数，从而体现该电平下MMC的模块化多电平的特性。

发明内容

针对上述背景技术中提到的模块化多电平换流器在电磁暂态软件中如何设置合适的仿真步长问题，本发明提出了一种电磁暂态仿真软件中模块化多电平换流器临界仿真步长的计算方法。

本发明的技术方案是，一种电磁暂态仿真软件中模块化多电平换流器临界仿真步长的计算方法，其特征是该设计方法包括以下步骤：

步骤1：分析MMC最近电平逼近调制中参考波的波形特性和电磁暂态仿真软件中波形展现的方式；

步骤2：通过分析MMC阶梯波跳变情况，计算出极限情况下过零点的两个台阶之间的电压差；

步骤3：将参考电压离散化，推导得出电磁暂态仿真软件中MMC临界仿真步长的计算公式。

本发明中的计算方法计算出MMC临界仿真步长，可以保证MMC精确输出对应电平下的台阶数，不会出现电平丢失情况，对电磁暂态仿真软件中MMC模型仿真十分实用。

附图说明

图1为本发明中为MMC最近电平逼近调制原理图

图2为本发明中所提出的MMC临界仿真步长计算方法中仿真步长与电平数的关系说明图

图中各符号：图1中U_C表示子模块电容电压平均值；Uref—桥臂电压参考值；