【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于换流器，尤其涉及一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法及仿真方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、凭借输出电压质量高、易于拓展和具备冗余容错运行能力等优势，模块化多电平换流器(modular multilevel converter, mmc)已在柔性直流输电技术中得到了广泛应用。随着电压等级和容量的不断提高，mmc换流平台成本高，体积大的弊端日益凸显。公开号为cn112152496a公开了一种桥臂复用型mmc(arm multiplexing mmc，am-mmc)，通过划分复用桥臂进行分时复用，am-mmc较同电压等级mmc能至少减少25%的子模块装配数量，从而实现轻型化。
3、为了使am-mmc具备直流短路电流阻断能力，文献王琛,陶建业,王毅等.半桥-全桥子模块混合型桥臂复用mmc的拓扑及故障穿越策略研究[j].中国电机工程学报,2022, 42(22):8297-8309.提出了两种由半桥子模块(half bridge submodule，hbsm)和全桥子模块(full bridge submodule，fbsm)构成的混合型am-mmc(hybrid am-mmc, ham-mmc):fhf型和hfh型ham-mmc。
4、专利技术人发现，fhf型和hfh型ham-mmc的运行特性可以用电磁暂态仿真工具进行研究，但对于工程中实际应用的ham-mmc，其桥臂包含的子模块数量庞大，复杂的电路结构和大量的数
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法及仿真方法，其提供一种具备反映子模块闭锁状态能力的高效电路建模方法，通过在准确保留ham-mmc特性的基础上加快仿真运行速度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面提供一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，包括如下步骤：
4、对换流器在正常运行情况下子模块的投切过程进行等效，得到桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系；
5、分别考虑hbsm和fbsm在闭锁情况下的电流通路，结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模块闭锁开关，设计hbsm或fbsm构成的单个桥臂平均值模型；
6、基于hbsm或fbsm构成的单个桥臂平均值模型，将桥臂的复用模式融合至桥臂的平均投入比例中，建立对应的fhf型混合型桥臂复用mmc的多状态平均值模型或hfh型混合型桥臂复用mmc的多状态平均值模型。
7、进一步地，所述对换流器在正常运行情况下子模块的投切过程进行等效，得到桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，包括：
8、根据桥臂的参考电压和子模块电容的额定电压，计算得到桥臂任意时刻开通的子模块数量；
9、将桥臂任意时刻开通的子模块数量和桥臂子模块数量的比值定义为桥臂中子模块的投入比例；
10、将桥臂中的子模块从1到 n/2连续编号，任意时刻被投入的子模块编号属于集合 l0，被旁路的子模块编号属于集合 l1，结合单个子模块的电容值、第 k个子模块的电容电压和桥臂电流之间的关系列出一阶微分方程组；
11、将一阶微分方程组对应的 n/2个等式进行求和，结合子模块的投入比例，在桥臂内所有子模块电容电压完全相同的情况下，得到桥臂的输出电压。
12、进一步地，所述桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系为：
13、，
14、，
15、式中， c为单个子模块的电容值，每个桥臂包含 n/2个串联子模块， m为桥臂中子模块的投入比例， uc为桥臂内所有子模块的电容电压之和， i为桥臂电流，为时间， d为微分算子。
16、进一步地，hbsm和fbsm在闭锁情况下的电流通路分别为：
17、当hbsm闭锁时，子模块电容的放电通路被二极管d1阻断，当电流 i大于0时，电流经二极管d1为子模块电容充电，当电流 i小于0时，子模块电容被二极管d2旁路，电容无法被充电；
18、当fbsm闭锁时，二极管d1，d2，d3和d4构成了全桥整流电路，无论电流 i小于0或是大于0，子模块电容均可被充电，且电容的放电通路被阻断。
19、进一步地，结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模块闭锁开关，设计hbsm构成桥臂的等效电路，包括：
20、基于桥臂输出电压 muc由受控电压源表示，电流为 mi的受控电流源对电容值为(2 c)/ n的电容充电时电容电压 uc的波动情况；
21、在hbsm桥臂的等效受控电源回路中引入了二极管d1、d2和闭锁开关s1和s2；
22、当换流器正常工作，子模块处于投切状态时，开关s1和s2闭合，此时二极管d1、d4被旁路，d2和d3由于承受反压而无法导通，受控电压源被接入电路反映桥臂内子模块的投切状态，电容可以在受控电流源的作用下充电或放电；
23、当桥臂子模块闭锁时，开关s1和s2断开，比例系数 m被固定为1，只有在桥臂电流 i大于0时，桥臂端口电压 u等于受控电压源电压 muc，其余情况桥臂端口电压 u为0，二极管d4阻断了电容的放电通路，同时二极管d3为受控电流源的负电流提供了通路，受控电流源 mi只有值为正时才能为电容充电。
24、进一步地，所述结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模块闭锁开关，设计fbsm构成桥臂的等效电路，包括：
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【技术保护点】
1.一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，所述对换流器在正常运行情况下子模块的投切过程进行等效，得到桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，包括：
3.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，所述桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系为：
4.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，HBSM和FBSM在闭锁情况下的电流通路分别为：
5.如权利要求2所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模块闭锁开关，设计HBSM构成桥臂的等效电路，包括：
6.如权利要求2所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，所述结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模
7.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，所述基于HBSM或FBSM构成的单个桥臂平均值模型，将桥臂的复用模式融合至桥臂的平均投入比例中，建立FHF型混合型桥臂复用MMC的多状态平均值模型或HFH型混合型桥臂复用MMC的多状态平均值模型，包括：
8.如权利要求7所述的一种混合型桥臂复用MMC仿真模型构建方法，其特征在于，所述线性组合关系为：
9.一种混合型桥臂复用MMC仿真方法，应用于FHF型混合型桥臂复用MMC的多状态平均值模型，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种混合型桥臂复用MMC仿真方法，应用于HFH型混合型桥臂复用MMC的多状态平均值模型，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，其特征在于，所述对换流器在正常运行情况下子模块的投切过程进行等效，得到桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，包括：
3.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，其特征在于，所述桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系为：
4.如权利要求1所述的一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，其特征在于，hbsm和fbsm在闭锁情况下的电流通路分别为：
5.如权利要求2所述的一种混合型桥臂复用mmc仿真模型构建方法，其特征在于，结合桥臂参考电压、输出电压电流和电容电压的数学关系，在对桥臂输出电压进行等效的同时引入续流二极管和子模块闭锁开关，设计hbsm构成桥臂的等效电路，包括：
6.如权利要求2所述的一种混合型桥臂复用mm...
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