电工电能新技术

作者：沈卓轩1,2， 郭琦2,3， 姜齐荣1， 郭海平2,3， 张树卿1， 于思奇1， 李笑倩1

单位：1. 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室， 清华大学， 北京 100084；
2. 直流输电技术国家重点实验室, 南方电网科学研究院有限责任公司, 广东 广州 510663；
3. 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室，广东 广州 510663

关键词：模块化多电平换流器, 可编程逻辑门阵列, 电磁暂态, 数字实时仿真

基金：直流输电技术国家重点实验室（南方电网科学研究院有限责任公司）开放基金项目（SKLHVDC-2019-KF-17）

模块化多电平换流器(MMC)具有低谐波、低开关损耗、模块化等优点，已在国内外多个柔性直流输电工程中投入运行。数字实时仿真可对MMC控制与保护装置进行硬件在环测试，对保障交直流系统安全稳定运行具有重要意义。因具有高度并行计算能力，现场可编程逻辑门阵列（FPGA）常在实时仿真器中用于MMC模型计算。随着交直流仿真系统中MMC数量的增加，FPGA逻辑计算资源的消耗也成倍增长。在单个仿真计算步长内，元件模型计算与系统电路矩阵计算为顺序执行关系，因此MMC计算单元在周期性运算中存在闲置时间。文章提出了基于桥臂等效电路模型与桥臂平均值模型的动态组合实时仿真模型，FPGA中的MMC计算单元可以在元件模型计算与矩阵求解阶段中复用，实现MMC逻辑资源的优化利用，大幅降低仿真硬件成本。文章在PSCAD/EMTDC离线仿真环境验证了算法的准确性，并在包含FPGA的多核片上系统中实现了三端柔性直流输电系统实时仿真。

来源：2020年第10期

《电工电能新技术》期刊编辑部

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