【精彩论文】基于SoC系统的模块化多电平换流器全电磁暂态实时仿真

观点凝练

摘要：随着基于模块化多电平换流器（MMC）拓扑的柔性直流工程技术广泛使用，相应的电磁暂态（EMT）实时仿真技术变得尤为关键。为了实现基于MMC的柔性直流输电系统的实时仿真，提出一种适用于现场可编程逻辑门阵列（field programmable gate arrays，FPGA）的MMC实时片上系统（SoC）仿真模型及其计算方法。在此实时仿真模型的基础上，将MMC桥臂等效为一个戴维南电路，当MMC电平数变化时，仿真节点数不变，极大加快仿真过程。该方法不仅可以抑制故障下的数值振荡问题，而且可以实现多个子模块串联下的实时仿真。与PSCAD仿真结果的对比验证表明，所提实时仿真模型及计算方法能准确、高效地刻画子模块级和系统级的动态特性。
结论：本文提出了一种MMC故障改进实时仿真模型，以准确反映MMC在子模块级和系统级的行为。该模型由子模块与电感、电容等基本电气元件的伏安特性离散形式推导得出，并由此推出在正常和交流接地故障情况下的MMC的等效电路。算例中重点分析了故障情况，并采用阻尼梯形法抑制数值振荡。基于HLS工具和有限状态机，使用Verilog HDL搭建EMT模型，在FPGA平台上完成实时仿真。

本文研究了对称和不对称故障，验证了实时仿真模型的有效性。此外，该模型可以仿真不同子模块数的MMC和传输功率，证明了考虑故障情形下实时仿真模型的通用性。

引文信息

游广增, 宋钊, 贵子航, 等. 基于SoC系统的模块化多电平换流器全电磁暂态实时仿真[J]. 中国电力, 2022, 55(2): 159-165, 189.YOU Guangzeng, SONG Zhao, GUI Zihang, et al. SoC-based real-time simulation of MMC electromagnetic transient[J]. Electric Power, 2022, 55(2): 159-165, 189.

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编辑：杨彪

审核：方彤、蒋东方

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