CN108133095A - 一种双半桥子模块mmc建模仿真方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置。本发明中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子模块的电容电压进行更新，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置。
背景技术
随着模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)中子模块(submodule,SM)的数目因工程需求正不断增加，各种功能先进结构复杂的子模块拓扑正不断涌现。
双半桥子模块(double half bridge sub-module，D-HBSM)正是这么一种新型拓扑结构，其考虑IGBT并联的情况，不仅具有传统半桥子模块的电平输出能力，同时还能进行局部自均压，且没有器件数目的提升，是一种应用前景十分广泛的新型拓扑结构。
为了能对应用双半桥子模块的MMC的电磁暂态特性进行研究，需要建立双半桥子模块MMC的等效模型，因此，如何对双半桥子模块MMC进行建模已经成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
本发明提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，包括：
S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
优选地，步骤S2具体包括：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。
优选地，步骤S3具体包括：根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
优选地，步骤S4具体包括：
S41：将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
S42：将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
优选地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
本发明提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，包括：
子模块等效单元，用于将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
物理数学模型转化单元，用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
模型求解单元，用于根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
电路网络单元，用于将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
电压更新单元，用于通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
优选地，物理数学模型转化单元具体用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。
优选地，模型求解单元具体用于根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
优选地，电路网络单元具体包括：
桥臂子单元，用于将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
网络子单元，用于将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
优选地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，包括：S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块 MMC的仿真电路网络；S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
本发明中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子模块的电容电压进行更新，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的双半桥子模块的拓扑结构图；
图5为本发明实施例提供的双半桥子模块的伴随电路图；
图6为本发明实施例提供的伴随电路的有向图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法及装置，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的一个实施例，包括：
步骤101：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
需要说明的是，直接对双半桥子模块采用详细结构进行仿真会导致仿真过程较为复杂，仿真时间较长，因此将双半桥子模块的拓扑结构进行等效替换，以提高仿真速度；
将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，其中，当IGBT关断时，可变电导的电导值为预置导通电导值，当IGBT关断时，可变电导的电导值为预置关断电导值；
预置导通电导值和预置关断电导值的取值可以根据实际需要进行选取，如理想模型中预置导通电导值取为无穷大，预置关断电导值取为0，而非理想模型中则取为工程实际值；
双半桥子模块拓扑结构中的电容则通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构；
双半桥子模块拓扑结构的等效模型称为伴随电路。
步骤102：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
需要说明的是，双半桥子模块的拓扑结构的等效模型称为伴随电路，由于外部电路流入双半桥子模块的电流和流出双半桥子模块的电流相等，构成一个端口，所以可将伴随电路等效为戴维南或者诺顿形式；
如何确定伴随电路的内部节点和外部节点为本领域技术人员的常用技术手段，在此不再赘述；
对伴随电路的支路和节点进行编号，则可以获取伴随电路的割集网络方程。
步骤103：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
需要说明的是，快速嵌套求解算法的实质是将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，从而消去伴随电路的内部节点，仅保留外部节点，从而使得双半桥子模块的电路模型降阶获取双半桥子模块的诺顿等效模型和双半桥子模块的戴维南等效模型。
步骤104：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
需要说明的是，将双半桥子模块MMC的每一个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效即可获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
步骤105：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
需要说明的是，通过电磁暂态仿真软件可以对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，每一个仿真步长结束后可以获取双半桥子模块MMC 的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值；
将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中即可得到各个双半桥子模块的端口电压，即双半桥子模块的电容电压，从而对各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
本实施例中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子模块的电容电压进行更新，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
以上为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的另一个实施例。
请参阅图2、图4、图5和图6，本发明实施例提供了一种双半桥子模块 MMC建模仿真方法的另一个实施例，包括：
本发明提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，包括：
步骤201：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
需要说明的是，直接对双半桥子模块采用详细结构进行仿真会导致仿真过程较为复杂，仿真时间较长，因此将双半桥子模块的拓扑结构进行等效替换，以提高仿真速度；
单个双半桥子模块的拓扑结构图如图4所示，将图4中的各个IGBT (T1～T8)和与IGBT反并联的二极管(D1～D8)等效为可变电导(G1～G8)，将双半桥子模块拓扑结构中的电容(C1和C2)通过梯形积分法等效为非可变电导(GC1和GC2)与历史电流源ICEQ(t-ΔT)并联的结构，得到双半桥子模块的拓扑结构对应的伴随电路，如图5所示；
步骤202：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程；
需要说明的是，双半桥子模块的拓扑结构的等效模型称为伴随电路，由于外部电路流入双半桥子模块的电流和流出双半桥子模块的电流相等，构成一个端口，所以可将伴随电路等效为戴维南或者诺顿形式；
对伴随电路的支路和节点进行编号，可以画出伴随电路的有向图，确定树枝和连枝，如图6所示，支路11为外部支路，实质上是一条不存在的支路，根据图4中流入P点的电流和流出N点的电流相同这一点，将P、N两口间的外部电路等效为一个电流源，即外部电流源，且该支路必须设为树枝，其余1～10支路为内部支路；
对任一双半桥子模块，根据伴随电路列写割集矩阵，如式(1)所示：
列写支路导纳矩阵，如式(2)所示：
Yb＝diag(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8,GC1,GC2,0) (2)
结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，如式(3) 所示：
根据式(3)可导出伴随电路的割集网络方程，如式(4)所示：
将式(4)展开有：
为求得V11即子模块端口电压的值，又避免求取大矩阵的逆，将式(5) 根据内外支路进行分块，其中树枝11为外部等效支路，其余树枝为内部支路，式(5)可改写为如下形式：
步骤203：根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
需要说明的是，根据快速嵌套求解算法将伴随电路内部节点的信息转移到外部节点，从而消去伴随电路的内部节点，仅保留外部节点，过程如下，将式(6)展开：
Y11VIN+Y12VEX＝JIN+IIN＝JIN (7)
Y21VLN+Y22VEX＝JEX+IEX (8)
由式(7)可得：
将式(9)代入式(8)可得：
令：
则式(10)可以改写成：
其中YEX为诺顿等效电导，JEX Tsf为诺顿等效电流源，根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
步骤204：将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
需要说明的是，将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效模型串联即可获取桥臂等效模型。
步骤205：将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
需要说明的是，将双半桥子模块MMC的六个桥臂以桥臂等效模型进行等效即可获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
步骤206：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
需要说明的是，：通过电磁暂态仿真软件可以对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每个仿真步长之后可以通过电磁暂态仿真软件获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，将桥臂电流值带入式(9)可以解出双半桥子模块的内部节点电压，即可获得双半桥子模块电容电压，从而实现对双半桥子模块电容电压的更新。
进一步地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
需要说明的是，将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，其中，当IGBT关断时，可变电导的电导值为预置导通电导值，当IGBT关断时，可变电导的电导值为预置关断电导值；
预置导通电导值和预置关断电导值的取值可以根据实际需要进行选取，如理想模型中预置导通电导值取为无穷大，预置关断电导值取为0，而非理想模型中则取为工程实际值；
本实施例中，当IGBT导通时，可变电导的电导值可取为100S，当IGBT 关断时，可变电导的电导值可取为为10-6S。
本实施例中将分别对双半桥子模块的各个器件进行等效处理分别获取双半桥子模块的伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程，并根据快速嵌套求解算法求解双半桥子模块的诺顿等效模型，根据诺顿定理和戴维南定理的转换方法获取双半桥子模块的戴维南等效模型，将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，并将同一桥臂中每个双半桥子模块的戴维南等效模型进行串联叠加，获得单个桥臂的等效模型，从而获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络并通过电磁暂态仿真软件进行仿真对各个双半桥子模块的电容电压进行更新，解决了对双半桥子模块MMC进行建模的技术问题。
以上为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法的另一个实施例，以下为本发明实施例提供的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置的一个实施例。
请参阅图3，本发明实施例提供了一种双半桥子模块MMC建模仿真装置的一个实施例，包括：
子模块等效单元301，用于将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT 反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
物理数学模型转化单元302，用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
模型求解单元303，用于根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
电路网络单元304，用于将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
电压更新单元305，用于通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
进一步地，物理数学模型转化单元302具体用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。
进一步地，模型求解单元303具体用于根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
进一步地，电路网络单元304具体包括：
桥臂子单元3041，用于将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
网络子单元3042，用于将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
进一步地，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，包括：
S1：将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
S2：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
S3：根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
S4：将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
S5：通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S2具体包括：确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。
3.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S3具体包括：根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
4.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
S41：将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
S42：将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
5.根据权利要求1所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真方法，其特征在于，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
6.一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，包括：
子模块等效单元，用于将双半桥子模块拓扑结构中的IGBT和与IGBT反并联的二极管等效为电导值可变的可变电导，并将双半桥子模块拓扑结构中的电容通过梯形积分法等效为非可变电导与历史电流源并联的结构，获得双半桥子模块拓扑结构对应的伴随电路；
物理数学模型转化单元，用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集网络方程；
模型求解单元，用于根据快速嵌套求解算法消去伴随电路的割集网络方程中的内部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型；
电路网络单元，用于将双半桥子模块MMC的各个子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络；
电压更新单元，用于通过电磁暂态仿真软件对双半桥子模块MMC的仿真电路网络进行仿真，在每一个仿真步长后获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络各个桥臂的桥臂电流值，并将各个桥臂电流值分别代入伴随电路的割集网络方程中，对各个桥臂的各个双半桥子模块的电容电压进行更新。
7.根据权利要求6所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，物理数学模型转化单元具体用于确定伴随电路的内部节点和外部节点，对伴随电路的支路和节点进行编号，获取伴随电路的割集矩阵和支路导纳矩阵，并结合割集矩阵和支路导纳矩阵获取伴随电路的割集导纳矩阵，根据伴随电路的割集导纳矩阵获取伴随电路的割集网络方程。
8.根据权利要求6所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，模型求解单元具体用于根据快速嵌套求解算法将伴随电路的内部节点的信息转移到外部节点，消去内部节点，保留外部节点，获取双半桥子模块的诺顿等效模型，并根据诺顿定理和戴维南定理互为对偶的特性将双半桥子模块的诺顿等效模型转换为双半桥子模块的戴维南等效模型。
9.根据权利要求6所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，电路网络单元具体包括：
桥臂子单元，用于将双半桥子模块MMC的桥臂的各个双半桥子模块以双半桥子模块的戴维南等效模型进行等效，将各个双半桥子模块的戴维南等效电路串联获取桥臂等效模型；
网络子单元，用于将双半桥子模块MMC的各个桥臂以桥臂等效模型进行等效，获取双半桥子模块MMC的仿真电路网络。
10.根据权利要求6所述的一种双半桥子模块MMC建模仿真装置，其特征在于，当IGBT导通时，可变电导的电导值为100S；
当IGBT关断时，可变电导的电导值为10-6S。
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