MMC全橋子模塊電磁暫態快速模型建模

模型背景

前一篇我們介紹過半橋子模塊級聯電磁暫態快速模型建模（MMC 半橋子模塊電磁暫態快速模型建模），同樣的思路，可以搭建全橋子模塊級聯拓撲的快速等效模型。半橋子模塊主要用在柔性直流輸電（MMC）拓撲，全橋子模塊也可應用于MMC中，構成基于全橋子模塊的MMC或半橋+全橋混合的MMC拓撲結構，當然，當前全橋子模塊主要使用在基于H橋級聯的SVG（基于級聯H橋拓撲的SVG仿真）或級聯儲能中。

圖1 級聯H橋SVG

建模思路

與半橋一樣，基于全橋的快速模型仍然可以采用與半橋子模塊一樣的等效電氣接口電路。模塊整體分為兩部分：子模塊等效接口電氣部分和邏輯部分。不同之處在于邏輯部分情況更多，根據單個子模塊的拓撲結構，每個半橋子模塊的情況只有4（2^2）種可能的情況，而每個全橋子模塊有16種（2^4）種可能的情況。邏輯部分的主要作用就是根據每種情況的輸入脈沖，及輸入的電流，計算每種情況對應的子模塊電容電壓及受控電壓源的電壓。

仿真模型及驗證

根據上述建模思路，在matlab中搭建簡單的包含2個子模塊的驗證對比模型，模型如下圖2所示，其中對比模型采用matlab自帶的集成全橋器件模型，兩模型采用完全相同的參數。

圖2 子模塊對比測試模型

圖3 子模塊器件參數

圖4 子模塊等效接口電氣部分和邏輯部分

考慮測試方便，僅對2個子模塊給形同的控制信號，進行16種工況下的對比測試。相同工況下，對比器件模型和等效模型流入子模塊的電流及子模塊電容兩端電壓波形情況；子模塊四個開關管對應的脈沖可能的情況為：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，對比16種工況波形情況如下：

注：鑒于波形情況較多，下圖每種情況的波形分別為對應的電流波形（黃色：器件模型波形，藍色：快速模型波形）及子模塊電容電壓波形（黃色：器件模型波形，藍色：快速模型波形）。

0000：

0001：

0010：

0011：

0100：

0101：

0110：

**0111： **

1000：

1001：

1010：

1011：

1100：

1101：

1110：

1111：

通過上述模型及仿真結果可以看出，各情況下波形均基本完全重合，驗證了電磁暫態快速模型的正確性。根據時間情況也會出臺采用本文方法所搭建的全橋子模塊模型用于級聯H橋SVG仿真模型上的案例，后續時間合適的時候再進一步更新。

審核編輯：湯梓紅