采用子模块相关性坐标变换解耦的混合模块化多电平换流器可靠性建模

传统模块化多电平换流器(MMC)可靠性分析的方法大多仅针对半桥MMC或忽略各子模块(SM)间的相关性。本文针对具有工程应用前景的混合MMC,提出了一种子模块相关性坐标变换解耦的混合MMC可靠性分析方法。首先,建立单一子模块可靠性模型。其次,基于Copula理论提出一种MMC可靠性分析坐标变换解耦的新方法。然后,遵循坐标变换前后子模块串联系统可靠性不变的原则,推导半桥MMC和全桥MMC的坐标变换和可靠性计算公式,并将其推广到混合MMC。通过坐标变换实现子模块串联系统各子模块相关性的解耦,可以采用古典概型方法对混合MMC的可靠性进行评估。最后,通过在Matlab中编程计算验证了所提出的混合MMC坐标变换和可靠性计算方法的有效性。

考虑子模块相关性的MMC可靠性分析方法

已有的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可靠性分析方法多数未考虑大量子模块之间(submodule,SM)的相关性,在一定程度上会导致最优冗余配置方案的选取缺乏合理性,因此重点解决考虑子模块相关性的MMC可靠性分析方法问题。首先,建立单个子模块的可靠性模型;其次,考虑同一个MMC桥臂中子模块电压纹波和相间环流等因素对各子模块使用寿命的影响,选取符合这一特殊应用场景的Copula函数,建立MMC各桥臂的可靠性函数。再次,分析考虑子模块相关性前提下不同的子模块冗余配置方案对MMC可靠性的影响。最后,利用Matlab软件编程验证了所提出的MMC可靠性分析方法的正确性和有效性。将Copula函数与数理统计领域的分析方法相结合,所得到的桥臂联合概率分布函数便于后续拓展与改进,为用于直流输电的多电平换流器的可靠性分析方法提供了较强的理论支撑。

基于构建子模块相关性场景的MMC可靠性分析方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的可靠性关系到直流输电系统的安全稳定运行。文中首先基于MMC单个子模块可靠性模型的分析,利用拉丁超立方采样及Cholesky分解排序法产生计及子模块可靠性相关的场景;然后,在产生子模块相关性场景的基础上,利用极大似然估计理论得到3种Copula函数的相关系数,并利用最短欧式距离选取最优的Copula函数;其次,基于MMC子模块组合关系图及Copula理论,建立了计及子模块相关性的MMC可靠性分析模型。最后,以上海南汇工程为例验证了所提方法能满足MMC可靠性分析要求。

计及子模块相关性的混合式MMC可靠性模型研究

现有模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可靠性研究往往忽略子模块寿命相关性的影响。为此,依托贵州大学城市配电网柔性互联关键设备及技术研究示范工程,以直流配电中心混合式MMC为对象、子模块为单位,采用Gumbel型Copula函数构造子模块串联系统的可靠度函数联合概率分布,并对各个子模块进行可靠度解耦,建立了计及子模块相关性的MMC可靠性评估模型。最后,在MATLAB环境中进行仿真,验证了所建模型的正确性和有效性,并分析了子模块相关性系数、子模块冗余程度以及拓扑结构对混合式MMC可靠度的影响,为后续直流配电中心关键设备可靠性评估及应用提供了理论支撑。