(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211128691.4 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 王金玉　陈露　王子权　田小妍　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 何会侠 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 构网型模块化多电平换流器孤岛运行时域 分析方法 (57)摘要 本发明公开了构网型模块化多电平换流器 孤岛运行时域分析方法， 包括以下步骤： 孤岛运 行时MMGC拓扑的交流和直流等效电路构建； 考虑 耦合关系的MMGC时域稳态分析模型构建； LC滤波 器对子模块电容电压影 响的研究。 本发明所建立 的时域分析方法在各种工况下具有较高的精度， 可替代耗时的EMT仿真； 可以直接获得电气量各 谐波分量的幅值和相角， 非常便于性能评估和谐 波分析； 基于该时域分析方法， 得出子模块电容 与滤波电容高度相关， 与滤波电感几乎不相关， 以及滤波电容的选择要考虑负载特性的结论， 可 用于电路参数设计 。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 115425685 A 2022.12.02 CN 115425685 A 1.构网型模块化多电平换流器孤岛运行时域分析方法， 能够充分满足MMGC性能评估、 谐波分析和电路参数设计要求， 其特征在于： 考虑无源网络、 MM GC和直流侧系统的耦合以及 MMGC内部各电气量的耦合关系， 建立时域稳态分析模型； 该模型能够直接获得各个电气量 的幅值和相角， 便于性能评估和谐波分析； 基于 建立的时域稳态分析模型， 为MMGC电路参数 设计提供了依据； 构网型模块 化多电平换流器孤岛运行时域分析 方法具体按以下步骤实施： 第一步、 孤岛运行时M MGC拓扑的交流和直 流等效电路构建； 第二步、 考虑耦合关系的M MGC时域稳态分析模型构建； 第三步、 LC滤波器对子模块电容电压影响的研究。 2.根据权利要求1所述的构网型模块化多电平换流器孤岛运行时域分析方法， 其特征 在于： 所述第一 步孤岛运行时M MGC的交流和直 流等效电路构建具体按以下步骤实施： 1)对于A相， 滤波电感的电流 iLf,a(t)为： iLf,a(t)＝is,a(t)+iCf,a(t)    (1) 其中， iCf,a(t)是滤波电容的电流， is,a(t)是输出到无源网络的相电流； is,a(t)表示为： is,a(t)＝Iscos(wt+βs)    (2) 其中， Is和βs分别是相电流的幅值和相角， w 为基波角频率； 因为MMGC连接无源网络， 其工作在 恒压模式， 滤波电容的电压uCf,a(t)表示为： uCf,a(t)＝UCfcos(wt)    (3) 其中， UCf是滤波电容电压的幅值； 2)MMGC的桥臂电流表示 为： 其中， iap(t)和ian(t)分别表示上、 下桥臂电流， icir,a(t)表示环流； 3)根据KVL定律， 上 下桥臂的电压关系表示 为： 其中， uap(t)和uan(t)分别表示上、 下桥臂电压， Rm和Lm分别表示桥臂电阻和桥臂电感， Lf 表示交流侧电感， Udc表示直流侧电压； 式(5)和式(6)分别相减和相加得到交流侧 和直流侧的等式为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115425685 A 2其中， uequ,ac(t)和uequ,dc(t)分别是交流侧和直流侧的等效电动势； 式(7)和式(8)分别 孤岛运行时M MGC拓扑的交流和直 流等效电路。 3.根据权利要求1所述的构网型模块化多电平换流器孤岛运行时域分析方法， 其特征 在于： 所述第二 步考虑耦合关系的M MGC时域稳态分析模型构建具体按以下步骤实施： 1)调制信号的基波分量用于MMGC的功率输出， 二倍频分量用来抑制二倍频环流， 调制 信号写为： 其中， Sap(t)和San(t)分别是上、 下桥臂的调制信号， A1和A2分别是调制信号基频和二倍 频分量的幅值， α1和 α2分别是调制信号基频和二 倍频对应的初相角； 2)上、 下桥臂中的子模块电容电压表示 为： 其中， ucap,ap(t)和ucap,an(t)分别代表上、 下桥臂子模块电容电压， CM是子模块电容值， Uc,dc是电容电压的直 流分量； 3)上、 下桥臂中的子模块输出电压等于电容电压和调制信号的乘积， 假设在应用子模 块电容器电压平衡策略后， 每 个桥臂的N个子模块具有相同电压值， 上、 下桥臂电压计算 为： 4)通过式(1)～(1 1)求解出A1和A2, α1和 α2这四个未知量， 结果如式(12) ‑(17)所示； 其中， M1～M4是为了简化A1和 α1表达的中间变量， 其表达式如式(13)所示。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115425685 A 3