[发明专利]混合型MMC状态空间模型的混合型MMC小信号模型的建模方法

权利要求书

1.一种基于混合型MMC状态空间模型的混合型MMC小信号模型的建模方法，其特征在于，所述方法具体包括：

(B1)基于混合型MMC的状态空间模型，推导桥臂子模块电容总电压的小信号模型和桥臂环流的小信号模型；

(B2)整合桥臂子模块电容总电压和桥臂环流的小信号模型，得到混合型MMC的开环控制小信号模型；

(B3)推导混合型MMC的控制系统的小信号模型，得到混合型MMC的闭环控制小信号模型；

其中所述混合型MMC状态空间模型通过以下方法建模：

(1)根据混合型MMC的基本控制原理推导各相上/下桥臂调制信号和输出电压参考值的表达式；步骤(1)具体包括：

(11)混合型MMC的上/下桥臂的调制信号m_p和m_n表示为：

其中，m_dc表示直流调制信号，m表示基频交流调制信号，m_diff表示二倍频交流调制信号；

(12)上/下桥臂输出电压u_p和u_n表示为：

其中，和分别为上/下桥臂子模块电容总电压；

(2)根据半桥型MMC动态模型推导静止坐标系下混合型MMC的单相电路动态模型；步骤(2)具体包括：

(21)基于半桥型MMC的动态模型：

其中，i_diff表示桥臂环流，i表示阀侧交流电流，C_arm＝C_sub/N_sm，C_sub表示子模块的电容值，N_sm表示每桥臂所含的子模块总数，L_arm表示桥臂电感，R_arm表示桥臂等效电阻，L_tot表示交流侧等效电感，K_T表示变压器变比，R_tot表示交流侧等效电阻，u_dc表示直流电压，u_s表示交流系统电压；

设混合型MMC与半桥型MMC的各电气相量所含主导频率成分相同，二者的运行特性不同主要体现在调制方式与控制策略的不同；

(22)设直流额定电压为U_dcN，子模块额定电压为u_cN，则每桥臂所含的子模块总数N_sm为：

根据半桥型MMC动态模型，将调制信号m_p和m_n代入并替换半桥型MMC的桥臂调制信号，得到静止坐标系下混合型MMC的单相电路动态模型：

该动态模型的状态变量包括上/下桥臂电容总电压和桥臂环流i_diff，输入电气量为交流电流i和直流电压u_dc，输入控制量为调制信号m、m_dc、m_diff；

(23)定义桥臂交流侧內电势为下桥臂与上桥臂输出电压之差的一半，静止坐标系下桥臂內电势e_v为：

(3)对步骤(2)得到静止坐标系下的动态模型进行派克变换，得到混合型MMC在旋转坐标系下的动态相量模型；步骤(3)具体包括：

(31)对步骤(2)得到的静止坐标系下的动态模型进行变化，得到混合型MMC在旋转坐标系下的动态相量模型：

其中，系统状态变量输入量u＝[u_dc,i_x,i_y]^T，ω表示交流系统频率，M_dc表示直流调制比，M表示交流调制比，下标x和y表示基频旋转坐标系下的坐标轴分量，下标x2和y2表示二倍频旋转坐标系下的坐标轴分量，下标0表示直流分量；将该模型进一步简化为：

(32)旋转坐标系下桥臂内电势e_v表达式：

X轴坐标分量：

Y轴坐标分量：