采用二值开关电阻的MMC等效模型在阀内故障仿真中的适用性

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的戴维南等效模型在超高电平、交直流故障、全站闭锁等仿真场景均展现出了较强的适用性,但此类提速模型将非线性电力电子开关组简化为一个二值开关电阻,使得故障点在换流阀的内部时模型的精确性和数值稳定性有待验证。以同桥臂阀段、异桥臂阀塔间和两相虚短点间这三处短路故障为例,分析了阀内短路的故障特性;搭建了由详细模型到戴维南模型的简化过渡模型:二值开关电阻模型和改进二值开关电阻模型,分析误差来自等效模型的电容电压过零等效方法;设置多组仿真步长,计算了同种故障下的桥臂电流误差。结果表明:等效模型和详细模型下故障内环电流值均依赖于仿真步长,无法正确反映内环子模块的过电流应力,但故障外环电流数值较为稳定,其中改进二值开关电阻模型对各种故障的适应性最好,能够用于近似估计阀内故障对系统的影响。

基于开关状态预测矫正的高频电力电子变换器实时仿真建模方法研究

针对二值电阻(R_(on)/R_(off))开关模型固有的迭代计算问题,该文提出一种适用于高频电力电子变换器的实时仿真建模方法。该方法采用后向欧拉方法离散系统状态变量,消除模型潜在的数值振荡。同时,通过匹配门控信号以及自然换向过程中半桥开关状态组合的预测值与历史值,进而获得准确的系统开关状态组合,为系统提供精确的非迭代解。最后,该文给出所提建模方法的现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)硬件实现方案并实时测试开关频率100与500kHz的LLC谐振变换器,实时仿真步长达到20ns。与已有取消R_(on)/R_(off)开关模型迭代计算的建模方法相比,该文所提建模方法在高精度建模的同时,实现更低的实时仿真步长并且大幅降低FPGA硬件资源占用率。