采用受控電壓源的MMC等值電磁暫態(tài)模型與平均值模型研究.pdf

1、采用模塊化多電平換流器(MMC)的柔性直流輸電及直流電網(wǎng)技術(shù)自2010年以來(lái)在我國(guó)及世界范圍內(nèi)處于“井噴式”發(fā)展?fàn)顟B(tài)。電磁暫態(tài)仿真是研究柔性直流輸電相關(guān)技術(shù)的主要研究手段。MMC包含數(shù)量眾多的電力電子器件，如何提高其仿真速度是值得深入研究的課題。盡管MMC及其同型技術(shù)在高壓直流輸電（HVDC）領(lǐng)域已全面取代常規(guī)兩電平/三電平電壓源型換流器（VSC）技術(shù)，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等低壓系統(tǒng)中，常規(guī)兩電平/三電平VSC仍被廣泛使用。如何提高兩電平/三

2、電平VSC的仿真速度也是值得深入研究的課題。本文以提高M(jìn)MC及兩電平VSC的仿真速度為切入點(diǎn)，完成的研究工作及取得的主要研究成果包括：
　　總結(jié)了MMC與兩電平VSC的工作原理，提出了一種通用的采用受控電壓源的MMC等值仿真模型及兩電平VSC平均值仿真模型，通過(guò)與詳細(xì)電磁暫態(tài)仿真模型對(duì)比，驗(yàn)證了所提出的通用型等值仿真及平均值仿真模型在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、交流故障及直流故障下的仿真精確性以及對(duì)仿真的提速效果。
　　進(jìn)一步改進(jìn)了上述采用受

3、控電壓源MMC等值仿真模型，提出了可以仿真啟動(dòng)及直流故障時(shí)IGBT閉鎖工況的MMC等值電磁暫態(tài)模型，在此等值電磁暫態(tài)模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步提煉得到了可以仿真各種典型運(yùn)行工況的MMC平均值仿真模型。
　　將上述改進(jìn)的MMC等值電磁暫態(tài)仿真模型應(yīng)用于MMC啟動(dòng)的研究，研究了單端MMC、雙端MMC-HVDC的啟動(dòng)方法，并仿真分析了啟動(dòng)電阻切除時(shí)間以及啟動(dòng)時(shí)序，直流電壓參考值給定方式對(duì)啟動(dòng)時(shí)暫態(tài)過(guò)程的影響。
　　將上述MMC平均值仿真模型

4、應(yīng)用于面對(duì)面式直流/直流變換器(DC/DC)的啟動(dòng)研究，研究了面對(duì)面式DC/DC的子模塊電容預(yù)充電原理并設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)時(shí)序，仿真驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)啟動(dòng)時(shí)序的正確性。
　　總結(jié)了IEC/TR620012009標(biāo)準(zhǔn)中涉及交流諧波的各項(xiàng)諧波計(jì)算指標(biāo)，推導(dǎo)了MMC的交流側(cè)諧波等值電路，根據(jù)MMC交流輸出的階梯波特性，提出了一種基于多個(gè)方波疊加的MMC交流側(cè)諧波簡(jiǎn)化分析方法。針對(duì)利用MMC詳細(xì)電磁暫態(tài)仿真模型進(jìn)行諧波分析仿真速度太慢的問(wèn)題，提出