(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111645815.1 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司电力科 学 研究院 地址 310014 浙江省杭州市下城区朝晖八 区华电弄 1号 申请人 国网浙江省电力有限公司 　 中国电力科 学研究院有限公司 (72)发明人 华文　倪秋龙　李霞　杨滢　 苏志达　林进钿　王毅　王龙飞　 王洪富　王博文　杨泽栋　董炜　 申屠磊璇 　周升彧　 (74)专利代理 机构 浙江翔隆专利事务所(普通 合伙) 33206 代理人 许守金　张建青(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/00(2006.01) H02J 3/36(2006.01) H02M 5/297(2006.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模 方法及拓扑 结构 (57)摘要 本发明公开了模块化多电平矩阵变换器的 机电暂态建模 方法及拓扑结构， 属于电力系统的 仿真领域。 现有的仿真建模 方案主要集中于电磁 暂态建模 方向， 缺乏能够实际应用的机电暂态仿 真模型。 本发 明的模块化多电平矩阵变换器的机 电暂态建模方法， 通过构建变换器暂态简化模 型， 用于等效模块化多电平矩阵变换器， 进而可 得到可用于机电暂态仿真程序的简化模型， 方案 简单实用， 切实可行， 能够有效提升机电暂态建 模方法的工程计算精度以及工程计算效率， 填补 了模块化多电平矩 阵变换器机电暂态模型的空 白， 可用于大型电网的规划和安全稳定计算， 为 低频输电系统的研究提供了重要的方法， 同时便 于编程实现。 权利要求书4页 说明书8页 附图2页 CN 114329980 A 2022.04.12 CN 114329980 A 1.一种模块 化多电平 矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特 征在于， 构建变换器暂态简化模型， 用于等效模块 化多电平 矩阵变换器； 所述变换器暂态简化模型包括工频侧 交流功率注入模型、 低频侧 交流功率注入模型、 桥臂矩阵等值模型， 实现模块 化多电平 矩阵变换器的机电暂态仿真模拟； 所述工频侧 交流功率注入模型， 其为工频侧等值数学模型， 用于确定工频侧 交流系统 与等效直 流侧之间的关系； 所述低频侧 交流功率注入模型， 其为低频侧等值数学模型， 用于确定低频侧 交流系统 与等效直 流侧之间的关系； 所述桥臂矩阵等值模型， 其为等效直流侧模型， 用于确定工频侧模型和低频侧模型的 连接关系。 2.如权利要求1所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在 于， 工频侧交流功率注入 模型的构建方法， 具体包括以下步骤： 第一步， 获取外环电流控制指令Isdref、 Isqref； 第二步， 根据第一 步的外环电流控制指令Isdref、 Isqref生成工频网侧电流 Isd、 Isq； 第三步， 利用第二 步中的工频网侧电流 Isd、 Isq， 计算工频交流侧功率， 其计算公式如下： Ps＝|Us|*Isd Qs＝|Us|*Isq； 其中， Us为工频侧的交流电压； Ps、 Qs为工频侧交流系统注入 模块化多电平 矩阵变换器的有功 功率、 无功 功率； 第四步， 通过第三步中的工频交流侧功率， 计算注入工频侧 交流系统的工频系统交流 侧功率， 其计算公式如下： 其中， Usx是工频网侧交流电压的X轴分量； Usy是工频网侧交流电压的Y轴分量； 第五步， 将第四步中的工频系统 交流侧功率 Isx、 Isy， 注入工频侧交流系统中。 3.如权利要求2所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在 于， 所述工频侧等值数学模型根据工频交流侧注入变换器的有功功率等于等效直流侧功 率的原则， 得到 工频侧等效直 流功率的计算公式： 式中， Pdcs为工频侧等效直流功率， Ps是工频侧交流系统注入变换器的有功功率， Qs是工 频侧交流系统注 入变换器的无功功率， Psloss为工频侧的等效功率损耗， n％为模块化多电平 矩阵变换器的总损耗系数。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114329980 A 24.如权利要求2所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在 于， 工频侧的注入节点处电压相量为Us， 以注入变换器的方向为功率的正方向， 注入节点的 有功和无功分别满足如下公式： 其中， Ps、 Qs为工频侧交流系统注入多电平模块 化矩阵式变换器的有功 功率、 无功 功率； Isd、 Isq为工频侧交流电流以Us为参考相位做D Q分解后确定的交流电流D轴分量和Q轴分 量。 5.如权利要求1所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在 于， 低频侧交流功率注入 模型的构建方法， 具体包括以下步骤： 第一步， 获取外环电流控制指令Ildref、 Ilqref； 第二步， 根据第一 步的外环电流控制指令Ildref、 Ilqref生成低频网侧电流 Ild、 Ilq； 第三步， 利用第二 步中的低频网侧电流 Ild、 Ilq， 计算低频交流侧功率， 其计算公式如下： Pl＝|Ul|*Ild Ql＝|Ul|*Ilq； 其中， Ul为低频侧的交流电压； Pl、 Ql为低频侧交流系统注入 模块化多电平 矩阵变换器的有功 功率、 无功 功率； 第四步， 通过第三步中的低频交流侧功率， 计算注入低频侧 交流系统的低频系统交流 侧功率， 其计算公式如下： 其中， Ulx是低频网侧交流电压的X轴分量； Uly是低频网侧交流电压的Y轴分量； 第五步， 将第四步中的低频系统 交流侧功率 Ilx、 Ily， 注入低频侧交流系统中。 6.如权利要求5所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在 于， 低频侧等值数学模型根据低频交流侧注入变换器的有功功率等于等效直流侧功率的 原则， 得到低频侧等效直 流功率的计算公式： 式中， Pdcl为低频侧等效直流功率， Pl是低频侧交流系统注入变换器的有功功率， Ql是低 频侧交流系统注 入变换器的无功功率， Plloss为低频侧的等效功率损耗， n％为模块化多电平 矩阵变换器的总损耗系数。 7.如权利要求6所述的一种模块化多电平矩阵变换器的机电暂态建模方法， 其特征在权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114329980 A 3