MMC全桥子模块电磁暂态快速模型建模

模型背景

前一篇我们介绍过半桥子模块级联电磁暂态快速模型建模（MMC 半桥子模块电磁暂态快速模型建模），同样的思路，可以搭建全桥子模块级联拓扑的快速等效模型。半桥子模块主要用在柔性直流输电（MMC）拓扑，全桥子模块也可应用于MMC中，构成基于全桥子模块的MMC或半桥+全桥混合的MMC拓扑结构，当然，当前全桥子模块主要使用在基于H桥级联的SVG（基于级联H桥拓扑的SVG仿真）或级联储能中。

图1 级联H桥SVG

建模思路

与半桥一样，基于全桥的快速模型仍然可以采用与半桥子模块一样的等效电气接口电路。模块整体分为两部分：子模块等效接口电气部分和逻辑部分。不同之处在于逻辑部分情况更多，根据单个子模块的拓扑结构，每个半桥子模块的情况只有4（2^2）种可能的情况，而每个全桥子模块有16种（2^4）种可能的情况。逻辑部分的主要作用就是根据每种情况的输入脉冲，及输入的电流，计算每种情况对应的子模块电容电压及受控电压源的电压。

仿真模型及验证

根据上述建模思路，在matlab中搭建简单的包含2个子模块的验证对比模型，模型如下图2所示，其中对比模型采用matlab自带的集成全桥器件模型，两模型采用完全相同的参数。

图2 子模块对比测试模型

图3 子模块器件参数

图4 子模块等效接口电气部分和逻辑部分

考虑测试方便，仅对2个子模块给形同的控制信号，进行16种工况下的对比测试。相同工况下，对比器件模型和等效模型流入子模块的电流及子模块电容两端电压波形情况；子模块四个开关管对应的脉冲可能的情况为：0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111，对比16种工况波形情况如下：

注：鉴于波形情况较多，下图每种情况的波形分别为对应的电流波形（黄色：器件模型波形，蓝色：快速模型波形）及子模块电容电压波形（黄色：器件模型波形，蓝色：快速模型波形）。

0000：

0001：

0010：

0011：

0100：

0101：

0110：

**0111： **

1000：

1001：

1010：

1011：

1100：

1101：

1110：

1111：

通过上述模型及仿真结果可以看出，各情况下波形均基本完全重合，验证了电磁暂态快速模型的正确性。根据时间情况也会出台采用本文方法所搭建的全桥子模块模型用于级联H桥SVG仿真模型上的案例，后续时间合适的时候再进一步更新。

审核编辑：汤梓红