Real-time Simulation of Modular Multilevel Converter Based on Diversity Equivalent of Module Group

Xinyang YAN; Li YAO; Bingda ZHANG; Zhao JIN

doi:10.7500/AEPS20201020004

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Real-time Simulation of Modular Multilevel Converter Based on Diversity Equivalent of Module Group

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Real-time Simulation of Modular Multilevel Converter Based on Diversity Equivalent of Module Group
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 12, Pages: 142-150(2021)
- 作者机构：
  
  智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China
- DOI：10.7500/AEPS20201020004
  CLC：
- Received：20 October 2020，
  
  Revised：2021-01-21，
  
  Published Online：23 April 2021，
  
  Published：25 June 2021
- 稿件说明：
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颜新洋,么莉,张炳达等.采用模块组多样性等效的模块化多电平换流器实时仿真[J].电力系统自动化,2021,45(12):142-150.

YAN Xinyang,YAO Li,ZHANG Bingda,et al.Real-time Simulation of Modular Multilevel Converter Based on Diversity Equivalent of Module Group[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(12):142-150.
颜新洋,么莉,张炳达等.采用模块组多样性等效的模块化多电平换流器实时仿真[J].电力系统自动化,2021,45(12):142-150. DOI： 10.7500/AEPS20201020004.

YAN Xinyang,YAO Li,ZHANG Bingda,et al.Real-time Simulation of Modular Multilevel Converter Based on Diversity Equivalent of Module Group[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(12):142-150. DOI： 10.7500/AEPS20201020004.

摘要

针对由双端口子模块构成的模块化多电平换流器开关器件多、工作方式复杂的问题，提出一种采用模块组多样性等效实现的实时仿真方法。通过分析桥臂子模块间的双端连接工作方式，推导出端口简化过程，以此建立模块组概念并采用单端口戴维南等效模型简化计算。为进一步扩大换流站仿真规模，在模块组分析基础上对换流站桥臂进行静态分段解耦，各静态段内采用多样性等效模型计算分段后结构变化的模块组，静态段间以节点电压法完成仿真计算；对桥臂分段后的计算量进行定量分析，确定桥臂静态段最优分段数量准则。采用基于现场可编程门阵列(FPGA)的实时数字仿真平台，验证仿真方法的先进性和仿真结果的正确性。

Abstract

The modular multilevel converter (MMC) with two-port sub-modules has many switching devices and complex operation modes. In order to solve this problem

this paper proposes a real-time simulation method based on the diversity equivalent of module groups. By analyzing the working mode of the two-terminal connection between sub-modules on the bridge arm

the port simplification process is deduced. Then

the concept of module groups is established

and the single-port Thevenin’s equivalent model is used to simplify the calculation. To expand the simulation scale of the converter station

the bridge arm of the converter station is decoupled by static segments on the basis of module group analysis. In each static segment

a diversity equivalent model is used to calculate the module group with the changed structure after segmentation. The bus voltage method is used to complete the simulation calculation between static segments. In order to determine the optimal number of static segments of the bridge arm

the calculation amount after bridge arm segmentation is quantitatively analyzed. Through the real-time simulation platform based on the field programmable gate array (FPGA)

the advancement of the simulation method and the correctness of the simulation results are verified.

关键词

Keywords

references

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