[发明专利]一种基于MMC离散建模的直流侧短路电流计算方法

摘要

本发明提供一种基于离散模型的MMC直流侧短路时直流电流与交流电流的计算方法，包括如下步骤：A：对单相五电平MMC变流器建立离散模型；B：对上述模型每个阶段的占空比函数进行求解并进行分段分析；C：令直流侧负载短路，将前一状态的状态变量值作为后一状态的状态变量初值代入短路故障下MMC的模型中进行迭代，进行直流短路故障下电流的求解。本发明通过对单相五电平MMC变流器的分段分析，建立了MMC变流器的离散时间模型，并给出了直流侧短路故障下的故障电流的计算方法；并且在MATLAB/Simulink环境中搭建了仿真模型，仿真结果验证了断路电流计算方法的正确性和有效性。

主权项

1.一种基于MMC离散建模的直流侧短路电流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A、对单相五电平MMC变流器建立离散模型，具体包括：步骤A1：控制MMC桥臂子模块控制MMC桥臂子模块按上桥臂子模块投切数从0到5进行投切进行投切，从而得到相对应的不同的阶梯波输出；步骤A2：列写出电路的状态方程，由于状态方程中存在着随时间而分段变化的开关函数项，故状态方程的系数矩阵和输入矩阵进行分段表达；步骤A3：根据最近电平逼近(NLM)的调制方法，将开关函数周期性的变化进行分段，δm代替上桥臂开关函数之和，下标m表示每个交流周期中开关函数的状态数，每当δm的取值发生改变，则视为系统进入了下一个状态，从而建立单相MMC的分段线性化模型步骤B:对上述模型每个阶段的占空比函数进行求解并进行分段分析，具体为：对于单相5电平MMC结构，根据调制函数，δm在一个交流周期内共有8种不同的变化状态，且δm∈(0,1,2,3,4)，占空比函数计算的公式如下：dm为每个状态对应的占空比；当t0≤t≤t0+d1Ts时，系统处于状态1，此时对应的δ1＝0，得：当tm‑1≤t≤tm‑1+dmTs时，得到第m个状态下，状态方程系数矩阵Am，步骤C、令直流侧负载短路，将前一状态的状态变量值作为后一状态的状态变量初值代入短路故障下MMC的模型中进行迭代，进行直流短路故障下交直流侧电流的求解，具体为：当直流侧短路故障发生时，电路的直流负载改变了，将短路后直流侧短路电阻的大小记为Rfault，那么对应的状态方程的系数矩阵就会变为：于是，短路后一个周期系统状态变量的求解公式变为：