全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型.pdfVIP

第44 卷 第16 期 2020 年8 月25 日 Vol.44No.16 Aug.25,2020 DOI：10.7500/AEPS20190728001 全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型 李彬彬，王圣博，韩林洁，徐梓高，徐殿国 （哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，黑龙江省哈尔滨市 150001） 摘要：数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势，为复杂电力电子设备的理论研究 和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度 降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题，文中在传统阻尼阻抗接口模型的 基础上，针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC)，提出一种接口补偿阻抗 设计方法。首先，全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响，根据 MMC的运行特点，设计了结构简单的RLC 串联结构补偿阻抗，使之在不同运行工况下均可确保系 统稳定、高精度运行。在此基础上，搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实 验平台，利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障，而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验 结果表明，所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。 关键词：数字-物理混合仿真；阻尼阻抗法；模块化多电平换流器；补偿阻抗 0 引言 较之传统数字仿真和物理实验，PHIL仿真技 术也存在许多新问题。数字-物理接口在实现数字 模块化多电平换流器 （modular multilevel 侧与物理侧信号实时交互的过程中不可避免地向系 converter，MMC）拓扑的成功应用，使柔性直流输电 ［10］ ［1-4］ 统引入延时 ，易导致PHIL仿真结果严重失真甚 技术得到了飞速发展 。然而这种规模庞大的复 至失稳。因此数字-物理接口特性直接决定了 杂系统必须经过准确、可靠的验证后方能用于工程 PHIL仿真系统的稳定性和精度，是PHIL仿真的关 实践。数字仿真在传统电网的研究中已非常成熟， 键。目前常用的接口方法有以下5种：理想变压器 但对于动态行为复杂的柔性直流电网，传统数字仿 ［5］ 模型（idealtransformermodel，ITM）法、时变一阶近 真技术无法同时满足仿真速度与精度要求 。另一 似（time-variantfirst-orderapproximation，TFA）法、 方面，通过搭建等比例的实验样机可构造柔性直流 传输线模型（transmissionlinemodel，TLM）法、部分 电网的物理实验平台，但成本较高昂，搭建周期长。 电路复制（partialcircuitduplication，PCD）法和阻尼 因此，柔性直流电网相关理论的验证需要采取更为 ［11-12］ 阻抗法 （damping impedance method，DIM） 。 先进的技术方法。 ［6-8］