一种模块化多电平换流器过电压计算方法

摘要

本发明涉及一种模块化多电平换流器过电压计算方法，所述方法采用电磁场理论计算换流器杂散参数并建立过电压计算模型，采用电路理论计算换流器电气节点对地和电气节点间过电压，基于金属氧化物避雷器保护特性对过电压进行分类分析，包括模块化多电平换流器杂散参数提取、模块化多电平换流器过电压模型建立、根据避雷器保护特性计算换流器最大过电压步骤；过电压计算模型避免了使用等效电容或平板电容假设提取杂散参数所产生的计算误差，提高了过电压计算的准确度，确定了直接保护模块化多电平换流器避雷器的保护水平，简化了模块化多电平换流器过电压计算的分类，降低了过电压分析的难度和工作量，确保了设备的安全性，提高了过电压分析的效率。

主权项

一种模块化多电平换流器过电压计算方法，其特征在于，所述方法采用电磁场理论计算换流器杂散参数并建立过电压计算模型，采用电路理论计算换流器电气节点对地和电气节点间过电压，基于金属氧化物避雷器保护特性对过电压进行分类分析，包括模块化多电平换流器杂散参数提取、模块化多电平换流器过电压模型建立、根据避雷器保护特性计算换流器最大过电压步骤；一.模块化多电平换流器杂散参数提取，包括下述子步骤：1.1建立模块化多电平换流器的三维离散模型：根据换流器的母线、屏蔽罩、子模块、横梁的空间位置和几何尺寸，建立换流器的几何三维模型，并离散为节点模型；1.2建立模块化多电平换流器的电磁离散模型：以换流器三维离散模型的节点、边、面或体上的电磁量作为未知变量，建立给定激励下离散化的麦克斯韦方程，其形式为线性代数方程；1.3求解模块化多电平换流器的电磁离散模型：根据线性代数方程中系数矩阵的稀疏性进行电磁离散模型求解；1.4提取模块化多电平换流器杂散电感参数，根据电磁离散模型的分析结果，通过磁场矢量的积分计算换流器母线的单位长分布电感Lvsc；1.5提取模块化多电平换流器杂散电容参数，根据电磁离散模型的分析结果，通过电场矢量的积分计算换流器母线的单位长分布电容Cvsc；二.模块化多电平换流器过电压模型建立，包括下述子步骤：2.1建立模块化多电平换流器过电压模型拓扑；2.2输入模块化多电平换流器主参数：主参数包括子模块数N、子模块额定电压Usm、子模块电容Csm、IGBT通态压降UIGBT,on和断态压降UIGBT,off、反并联二极管通态压降UFWD,on和断态压降UFWD,off、晶闸管触发电压UT和换流电感Lleg；2.3输入模块化多电平换流器杂散参数：用户将模块化多电平换流器的杂散电容参数Cvsc和杂散电感参数Lvsc、交流母线对地电容Cbac和直流母线对地电容Cbdc输入模型；2.4输入模块化多电平换流器控制和保护参数：控制和保护参数包括换流器最大投入子模块数Nmax和最小投入子模块数Nmin、换流器额定直流电压Udc和换流器闭锁电压Ublock；三.根据避雷器保护特性计算模块化多电平换流器最大过电压，包括下述子步骤：3.1确定避雷器的参考电压Uref；3.2计算模块化多电平换流器的工频过电压：根据直接保护换流器避雷器的伏安特性曲线，确定避雷器工频过电压保护水平，计算换流器过电压模型的节点对地工频过电压和节点间工频过电压；3.3计算模块化多电平换流器的操作过电压：根据直接保护换流器避雷器的伏安特性曲线，确定避雷器操作过电压保护水平，计算换流器过电压模型的节点对地操作过电压和节点间操作过电压；3.4计算模块化多电平换流器的雷电过电压：根据直接保护换流器避雷器的伏安特性曲线，确定避雷器雷电过电压保护水平，计算换流器过电压模型的节点对地雷电过电压和节点间雷电过电压；3.5确定模块化多电平换流器最大过电压：通过排序确定模块化多电平换流器的最大节点对地工频过电压及出现位置，同时确定最大节点间工频过电压及出现位置。