【《模块化多电平换流器MMC的数学模型分析综述》1300字】

模块化多电平换流器MMC的数学模型分析综述理论模型推导为了方便分析简单化，我们将图2-1中的三个相单元随意挑选出一个相单元,就得到一个单相系统的结构图如图2-7。用和来分别表示k相上(K=a,b,c)上桥臂和下桥臂电流。我们依据基尔霍夫定律可以得出,：k相上桥臂电流与k相下桥臂电流之和就可以得出k相的电流。 (2-1)图2-7MMC一相系统结构图如图2-7所示,在k相相单元中会产生电流环流,其方向有下而上，这个环流可以表示为: (2-2)为了方便计算分析，我们将相单元电流环流进行分解，其中包含直流环流分量和交流环流分量。所以,我们将k相上桥臂电流和下桥臂电流表达为: (2-3)由三个分量构成桥臂电流，其中包括相电流分量、直流环流分量以及交流环流分量。同时根据图2-7,分别对k相上桥臂和下桥臂运用基尔霍夫电压定律,就能得到式子(2-4)与(2-5)。 (2-4) (2-5)式子中中性点的对地电压用来表示,和分别是k相上、下桥臂串联得到子模块组的输出电压。把式(2-4)和式(2-5)进行相加,然后再在等式两边一起除以2就可得到一个全新的等式。 (2-6)式(2-4)减去式(2-5),可以得到式子(2-7)。 (2-7)式(2-6),通过调节上臂和下桥臂子模块的输出电压，确定了外部输入电流的数学表达式，反映了换流器的动态性能。换流器的动力特性用式（2-7）表示。通过用这两个基于基尔霍夫定理的公式，他们能应用于任何地方。令 (2-8)三相表达式可以将式(2-6)变换写为如下形式 (2-9)依据式(2-9)能得到MMC交流侧同化等值电路如图2-8所示,用等值电感L和等值电阻R换流器与外部连接交流系统。图2-8MMC交流侧简化等值电路在平衡稳态运行三相交流系统,不考虑换流器损耗时,通过功率的平衡原理直接求出相单元环流的直流分量 (2-10)在公式中,k相相电压和相电流的幅值分别用和进行表示。所以当三相交流系统稳定平衡时，换流器的总直流电流被平均分配到三相单元中。由式（2-7）可知，相位单位的交流分量由式（2-7）第一项中的波分量产生。由于波动分量是工频的两倍，因此相单元环流中的交流分量也是工频的两倍分量。然而方程式（2-9）中并未反映交流环流分量，因此我能认为，在正常稳态运行时，它对变流器的输出没有影响。本文对MMC-HVDC系统的控制部分进行了专门的分析和研究，为换流器更深入的专业研究内部交流环流分量的抑制方法和策略，今后用专业的方法做深入的研究。物理意义分析在上一章节对MMC的数学模型进行了推导分析,MMC交流侧数学模型的物理意义在这一小节简要的说明一下。图2-7中的kn点和kp点的瞬时电压之差表迖为 (2-11)分析式子(2-3),其实就和交流和直流的分量有一定的关系，所以如果在系统在稳态正常运行的时候数值并不大。我们在研究MMC和交流系统相互作用的时候，根据式(2-11)中与其桥臂中电流相电流分量无关,所以完全可以忽略。如果把kn点和kp点看作等电位点,运用电路知识进行简化，如图2-7所示。这样在研究换流器交流侧特点以及性能时,图2-7就被简化图2-9所示的MMC—相系统简化结构图。图2-9MMC一相系统简化结构图根据图2-9,MMC的交流侧特性方程如下： (2-12)其中 (2-13) 式(2-12)三相表达形式重写为如下 (2-14) 式(2-14)与式(2-9)表示的内容一样,也就说明了在研究分析MMC的特性时,能够将一相上、下桥臂中的两个桥臂电容电感作为并联的关系进行研究。如此既能够对电路结构进行简化,而且在研究MMC交流侧动态特性进