[发明专利]一种MMC交直流侧谐波耦合传递分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种一种MMC交直流侧谐波耦合传递分析方法及系统，涉及变流器谐波耦合与调制技术领域，方法主要工作是建立MMC交流侧和直流侧等效电路模型，将所述差模电压波动模型Δu_diffj与所述共模电压波动模型Δu_comj代入MMC交流侧和直流侧等效电路模型，获得经过调制过程后的桥臂参数对称与桥臂参数不对称时，交直流侧谐波电流i_h与i_k在MMC交直流侧的传递关系。系统主要包括谐波电流检测单元、第一分析处理单元、第二分析处理单元。本发明建立了MMC交流侧和直流侧等效电路模型，能够定性分析各相序谐波在模块化多电平变流器的内部耦合过程及其交直流侧谐波传递规律，能应用于分析和解决模块化多电平变流器的谐波不稳定问题。

技术领域

本发明涉及变流器谐波耦合与调制技术领域，具体涉及一种MMC交直流侧谐波耦合传递分析方法及系统。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)具有较低的开关损耗，较高的等效开关频率，输出波形好，谐波含量低，模块化的设计易于拓展及增大容量等特点。近年来，其在高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)领域获得了越来越多的关注。但是，换流器器件由于具有非线性的特点，将会在交直流系统中产生谐波量，这些谐波甚至会影响系统的稳定性。因此，对MMC内部的谐波耦合关系，交直流侧的谐波变换规律进行分析，对研究MMC-HVDC的谐波不稳定性具有十分重要的意义。

目前，国内外对于MMC的研究主要集中在MMC的桥臂环流产生机理及抑制，子模块电容电压均衡，控制策略，桥臂电压耦合机理等方面。国内外对于两电平和三电平电压源换流器(voltage source converter，VSC)的谐波研究已较为成熟，但对于MMC的交直流侧谐波变换研究还较为不足。因此，具有普遍适用性的MMC交直流侧谐波传递规律需要进一步的研究。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种MMC交直流侧谐波耦合传递分析方法及系统，能够定性分析各相序谐波在模块化多电平变流器的内部耦合过程及其交直流侧谐波传递规律，能应用于分析和解决模块化多电平变流器的谐波不稳定问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

步骤1：获取MMC交流侧谐波电流i_h或直流侧谐波电流i_k；

步骤2：建立j相差模电压波动与共模电压波动的通用模型；

步骤3：基于j相差模电压波动与共模电压波动的通用模型，分别建立当交流侧存在所述交流侧谐波电流i_h或所述直流侧谐波电流i_k时的差模电压波动模型Δu_diffj与共模电压波动模型Δu_comj；

步骤4：建立MMC交流侧和直流侧等效电路模型，将所述差模电压波动模型Δu_diffj与所述共模电压波动模型Δu_comj代入MMC交流侧和直流侧等效电路模型，获得经过调制过程后的桥臂参数对称与桥臂参数不对称时，交直流侧谐波电流i_h与i_k在MMC交直流侧的传递关系。

如上所述的MMC交直流侧谐波耦合传递分析方法，进一步地，在步骤2中，通过以下方法获得j相差模电压波动与共模电压波动的通用模型：

根据MMC的工作原理，MMC上下桥臂的电压波动可表示为：

其中，S_pj与S_nj分别为上下桥臂的开关函数；i_pj与i_nj分别为上下桥臂电流；N为各桥臂子模块总数；C为子模块电容值；