[发明专利]半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法

权利要求书

1.一种半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法，其特征在于：采用理想变压器模型法将MMC换流器分割为主电路模型和子模块群组模型,子模块群组模型包括多个相互独立的子模块模型，子模块模型采用数值建模法建立各子模块数值模型，包括半桥及全桥子模块电磁暂态详细数值模型和电磁暂态简化数值模型；建模方法包括以下步骤：

A、将主电路模型中的各桥臂均用一受控电压源等效，检测当前步长桥臂电流值i(t)；

B、若采用单核串行仿真方式，则对步骤A中桥臂电流值i(t)作插值预测处理为i′(t)，若采用多核并行仿真方式，则对步骤A中桥臂电流值i(t)作超前插值预测处理为i′(t)；

C、采用数值积分法对子模块模型中电容进行离散化处理，根据半桥和全桥子模块模型离散伴随电路分别建立半桥和全桥子模块电磁暂态详细数值模型，根据半桥和全桥子模块模型简化伴随电路分别建立半桥和全桥子模块电磁暂态简化数值模型；

D、将步骤B中经插值预测处理后的桥臂电流值i′(t)作为步骤C中半桥和全桥子模块电磁暂态详细数值模型及子模块电磁暂态简化数值模型的激励电流源，求解各子模块模型中的电容电压u_C(t)和输出电压u_o(t)；

E、将步骤D中求解出的子模块模型输出电压u_o(t)按对应桥臂求和为u_arm(t)，将u_arm(t)作为步骤A中主电路模型对应桥臂受控电压源值，形成闭环联解仿真；

步骤C中子模块电磁暂态详细数值模型包含半桥和全桥子模块电磁暂态详细数值模型电容电流、电容电压和输出电压的差分方程，差分方程中的电阻项为时变电阻，主要由对应开关的触发脉冲确定，其中，

半桥子模块电磁暂态详细数值模型为：

全桥子模块电磁暂态详细数值模型为：

式中：

2.根据权利要求1所述的半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法，其特征在于：步骤A中桥臂受控电压源用于表征该桥臂所有子模块模型输出电压特性。

3.根据权利要求1所述的半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法，其特征在于：步骤B中的插值预测具体采用平波插值、最小二乘法、Lagrange一次插值或Lagrange二次插值法，根据稳态和暂态预测精度进行选择。

4.根据权利要求1所述的半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法，其特征在于：步骤C中的数值积分方法具体采用梯形积分法、向后欧拉法或Gear-2法，根据仿真精度和加速效果进行选择，其数学表达式为：

5.权利要求1所述的半桥和全桥型模块化多电平换流器的实时仿真建模方法，其特征在于：步骤C中子模块电磁暂态简化数值模型包含半桥和全桥电容电压差分方程，激励电流源为桥臂电流的开关函数，输出电压为电容电压的开关函数；其中，

半桥子模块电磁暂态简化数值模型为：

全桥子模块电磁暂态简化数值模型为：

上列式子中，

而