技术摘要：
本发明涉及一种适用于模块化多电平换流器稳定性分析的建模方法，其特征在于，把MMC等效为可控电流源与等效电容及等效电导并联的结构，包括以下步骤：测量MMC稳态正常运行时直流电压、交流侧传输功率和直流侧功率；确定MMC桥臂子模块个数N和子模块电容值；计算并联电导  全部
背景技术：
基于电压源型换流器(Voltage  Source  Converter,VSC)的柔性直流输电系统利 用IGBT等全控电力电子器件和脉宽调制技术，能够准确快速地控制VSC交流侧电压幅值和 相位，所以，从交流系统的角度看，VSC换流站可以等效成一个无转动惯量的电动机或发电 机，几乎可以瞬时地在PQ四象限内实现有功功率和无功功率的独立控制，这就是VSC的基本 特性。基于这个特性，VSC没有无功补偿问题，可以为无源系统供电，占地面积小，适合构成 多端直流系统和城市配电网互联。 相 比 于 两 电 平 、三 电 平 换 流 器 拓 扑 结 构 ，模 块 化 多 电 平 换 流 器 (ModularMultilevelConverter，MMC)具有制造难度低、损耗小、阶跃电压降低、波形质量好 等特点，尤其可以解决IGBT直接串联带来的电压不均衡问题。所以MMC在直流输配电系统中 具备良好的应用前景。例如，世界上第一个投运的多端柔性直流输电工程——南澳三端柔 性直流输电工程即是基于MMC拓扑结构的工程应用。 然而，MMC中含有大量的子模块，其开关模型建立复杂，不适于柔性直流系统稳定 分析计算，所以研究适用于MMC稳定性分析的模型尤为重要。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种可以用以评估整个柔性直流系统稳定性情况，指导柔性 直流系统一次参数的选取的适用于模块化多电平换流器小扰动稳定性分析的建模方法，技 术方案如下： 一种适用于模块化多电平换流器稳定性分析的建模方法，其特征在于，把MMC等效 为可控电流源Ieq与等效电容Ceq及等效电导G并联的结构，该方法包括以下步骤： 1)测量MMC稳态正常运行时直流电压Vdcn、交流侧传输功率Pacn和直流侧功率Pdcn； 2)确定MMC桥臂子模块个数N和子模块电容值C0； 3)计算并联电导 4)计算等效电容Ceq＝3C0/N； 5)等效电流源Ieq＝Pac/Vdc； 6)以通过线路电感L的电流iL，恒功率负荷等效电容C2的电压vc2，MMC等效电容C1的 电压vc1为状态变量列写微分方程： 3 CN 111581824 A 说　明　书 2/4 页 得到小扰动稳定性的状态空间矩阵： 其中，R为线路电阻，P代表恒功率负荷CPL的功率，Pac代表稳态时MMC交流侧传输功 率，vc10和vc20分别代表MMC和恒功率负荷扰动前的初始电压。 本发明的技术特点是：在充分考虑MMC控制性能的基础上，本发明提出一种适用于 MMC小扰动稳定性分析的建模方法。该方法把复杂的MMC等效为可控电流源与等效电容及等 效电导并联的结构，大大减小了模型的维数，具有形式简单，稳定性分析方便的优势。 附图说明 图1为MMC拓扑结构示意图 图2为MMC换流器A相示意图 图3为本发明提出的适用于MMC稳定性分析的模型 图4为MMC向恒功率负荷供电的简单直流系统示意图 图5为MMC子模块电容参数对特征根的影响 图6为线路电感参数对特征根的影响 具体实施方案 以下将结合附图及具体实施，对本发明提出的一种适用于MMC小扰动稳定性分析 的建模方法进行详细说明。 如图1所示MMC包含三相6个桥臂，每个桥臂由桥臂电抗L0和N个子模块串联而成， 每个子模块是一个由全控电力电子器件(IGBT)组成的半桥结构，电容C0为子模块电容，每 个IGBT器件反并联一个二极管。 为了深入地分析MMC特性，下面针对图2所示的MMC换流器A相进行分析。 在MMC正常运行情况下，上桥臂投入nu个子模块，下桥臂投入nl个子模块，nu nl＝ N，上桥臂流过的电流为iu＝ia/2 idiff，下桥臂流过的电流il＝-ia/2 idiff，其中ia为A相交 流电流分量，idiff是直流电流分量。 4 CN 111581824 A 说　明　书 3/4 页 以上桥臂投入子模块电压Vu，下桥臂电压投入子模块电压Vl，A相交流电流分量ia 和直流电流分量idiff为状态变量，根据图2可以得到： 同理，B相和C相直流电压微分方程可以表示为： 假设 可得 由图1可以得到 3idiff＝-Idc    (7) 把(7)和(8)代入(6)可得： 其中，Idc为直流电流，方向是从MMC流向直流电网，Pac为MMC流向直流电网的有功 功率。 所以从系统的角度可以得到MMC直流侧等效模型，如图3所示，MMC在直流侧表现为 电容和可控直流电流源并联的特性，其中G代表MMC换流器损耗，一般较小，可以省略。 针对图4所示MMC向恒功率负载供电的简单直流系统，采取如下措施，其中R为线路 电阻，L为线路电感，C1代表MMC等效电容，C2代表恒功率负荷CPL的等效电容，P代表恒功率负 荷CPL的功率，vc1和vc2分别代表MMC和恒功率负荷的电压。 1)测量MMC稳态正常运行时直流电压Vdcn、交流侧传输功率Pacn和直流侧功率Pdcn。 2)确定MMC桥臂子模块个数N和子模块电容值C0。 3)计算并联电导 4)计算等效电容C1＝3C0/N。 5)等效电流源Ieq＝Pac/Vdc。 5 CN 111581824 A 说　明　书 4/4 页 以通过线路电感L的电流iL，恒功率负荷等效电容C2的电压vc2，MMC等效电容C1的电 压vc1为状态变量列写微分方程可以得到： 所以，描述图4所示的电路小扰动稳定性的状态空间矩阵为 其中，R为线路电阻，L为线路电感，C1代表MMC等效电容，C2代表恒功率负荷CPL的等 效电容，P代表恒功率负荷CPL的功率，Pac代表稳态时MMC交流侧传输功率，vc10和vc20分别代 表MMC和恒功率负荷扰动前的初始电压。 通过分析(14)可以得到MMC子模块电容参数对特征根的影响如图5所示，线路电感 参数对特征根的影响如图6所示。 至此，本发明提出的一种适用于MMC小扰动稳定性分析的建模方法任务全部完成。 6 CN 111581824 A 说　明　书　附　图 1/2 页 图1 图2 图3 7 CN 111581824 A 说　明　书　附　图 2/2 页 图4 图5 图6 8