模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法及装置

技术领域

本申请涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法、装置及设备。

背景技术

在电力系统中，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)通过级联数个独立子模块构成换流桥，有效降低电力系统的开关频率，降低电力系统的换流阀损耗。因模块化多电平换流器的电平数易于扩展，有效消除电力系统的谐波，避免使用滤波装置。模块化多电平换流器可方便提高电压等级，稳定性高，因此成为换流器技术发展应用的主要方向。基于MMC的高压直流输电系统投产前后需要大量的电磁暂态仿真计算，进行控制系统校验和对电网安全稳定运行影响的评估分析。但模块化多电平换流器详细电磁暂态模型中含有大量高频开关元件，仿真步长小，仿真效率极低，采用商业软件仿真10s的暂态过程，仿真耗时需要数小时之久，无法满足实际仿真计算需求。目前对模块化多电平换流器的电磁暂态仿真仅支持MMC从零启动到稳态，提供的MMC模型的电磁暂态仿真仅稳态启动过程就超过了10s，也就是说在其进行故障仿真时，需要先耗费数小时将模块化多电平换流器的电磁暂态仿真到稳态，然后再进行故障过程暂态计算。

发明内容

本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法、装置及设备，用于解决现有对模块化多电平换流器进行电磁暂态仿真过程中，从启动MMC至稳态需要耗费时间长的技术问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

一方面，提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法，包括以下步骤：

从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数，所述电气量参数包括直流电流、直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率、每个桥臂的子模块数量、子模块电容以及各相的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量；

根据所述电气量参数计算，得到对应所述桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的所述电压直流分量、所述电压基波分量、所述电流直流分量和所述电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；

根据所述桥臂的所述子模块数量、所述开关函数和所述子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据所述桥臂串联电感、所述基波角频率、所述桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。

优选地，根据所述电气量参数计算，得到对应所述桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量包括：

根据所述直流电流、所述基波角频率以及所述桥臂所在相位的所述阀侧电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的电流直流分量和电流基波分量；

根据所述桥臂的电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的桥臂电流；

根据所述直流电压、所述桥臂串联电感、所述桥臂等值电阻、所述基波角频率以及所述桥臂的所述桥臂电流和其所在相位的所述阀侧电压基波分量计算，得到对应所述桥臂的电压直流分量和电压基波分量。

优选地，根据每个桥臂的所述电压直流分量、所述电压基波分量、所述电流直流分量和所述电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的开关函数和子模块电容电压总值包括：

获取迭代计算的迭代初始值和所述桥臂的开关函数直流分量；

根据所述基波角频率、所述迭代初始值以及所述桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量进行迭代计算，直至计算得到相邻两个变量的误差满足迭代阈值，则将满足迭代阈值的计算变量作为对应所述桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量；

根据所述桥臂的所述开关函数直流分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量计算，得到对应所述桥臂的开关函数；以及根据所述桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量和子模块电容电压总值的二次谐波分量计算，得到对应所述桥臂的子模块电容电压总值。

优选地，模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法，其特征在于，包括：根据所述基波角频率、所述迭代初始值以及所述桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量采用迭代算法公式进行迭代计算，所述迭代初始值为：

k＝0

所述迭代算法公式为：

k＝k+1

式中，u

优选地，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法包括：根据所述桥臂的所述子模块数量、所述开关函数和所述子模块电容电压总值采用子模块计算公式和电压计算公式分别计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；所述子模块计算公式为：N

优选地，根据所述桥臂串联电感、所述基波角频率、所述桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角包括：

根据所述桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量分别进行派克变换，得到对应阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量；

根据所述桥臂的阀侧电压基波分量进行clark变换，得到阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量；

根据所述桥臂串联电感、所述基波角频率、阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量采用历史量初始化公式计算，得到控制器历史量d分量初值和控制器历史量q分量初值；

根据所述阀侧电压基波α分量和所述阀侧电压基波β分量采用相位角计算公式计算，得到PLL初始相位角；

所述历史量初始化公式为：

H

所述相位角计算公式为：θ

式中，H

又一方面，提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动装置，包括数据获取模块、桥臂计算模块和启动数据计算模块；

所述数据获取模块，用于从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数，所述电气量参数包括直流电流、直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率、每个桥臂的子模块数量、子模块电容以及各相的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量；

所述桥臂计算模块，用于根据所述电气量参数计算，得到对应所述桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的所述电压直流分量、所述电压基波分量、所述电流直流分量和所述电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；

所述启动数据计算模块，用于根据所述桥臂的所述子模块数量、所述开关函数和所述子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据所述桥臂串联电感、所述基波角频率、所述桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。

优选地，所述桥臂计算模块包括电流分量计算子模块、桥臂电流计算子模块、电压分量计算子模块、迭代数据获取子模块、迭代计算子模块和桥臂数据计算子模块；

所述电流分量计算子模块，用于根据所述直流电流、所述基波角频率以及所述桥臂所在相位的所述阀侧电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的电流直流分量和电流基波分量；

所述桥臂电流计算子模块，用于根据所述桥臂的电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应所述桥臂的桥臂电流；

所述电压分量计算子模块，用于根据所述直流电压、所述桥臂串联电感、所述桥臂等值电阻、所述基波角频率以及所述桥臂的所述桥臂电流和其所在相位的所述阀侧电压基波分量计算，得到对应所述桥臂的电压直流分量和电压基波分量；

所述迭代数据获取子模块，用于获取迭代计算的迭代初始值和所述桥臂的开关函数直流分量；

所述迭代计算子模块，用于根据所述基波角频率、所述迭代初始值以及所述桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量采用迭代算法公式进行迭代计算，直至计算得到相邻两个变量的误差满足迭代阈值，则将满足迭代阈值的计算变量作为对应所述桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量；

所述桥臂数据计算子模块，用于根据所述桥臂的所述开关函数直流分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量计算，得到对应所述桥臂的开关函数；以及根据所述桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量和子模块电容电压总值的二次谐波分量计算，得到对应所述桥臂的子模块电容电压总值；

所述迭代初始值为；

k＝0

所述迭代算法公式为：

k＝k+1

式中，u

优选地，所述启动数据计算模块包括第一启动数据计算子模块和第二启动数据计算子模块；

所述第一启动数据计算子模块，用于根据所述桥臂的所述子模块数量、所述开关函数和所述子模块电容电压总值采用子模块计算公式和电压计算公式分别计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；

所述第二启动数据计算子模块，用于根据所述桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量分别进行派克变换，得到对应阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量；根据所述桥臂的阀侧电压基波分量进行clark变换，得到阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量；根据所述桥臂串联电感、所述基波角频率、阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量采用历史量初始化公式计算，得到控制器历史量d分量初值和控制器历史量q分量初值；根据所述阀侧电压基波α分量和所述阀侧电压基波β分量采用相位角计算公式计算，得到PLL初始相位角；

所述子模块计算公式为：N

H

所述相位角计算公式为：θ

式中，H

再一方面，提供了一种终端设备，包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法。

该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法、装置及设备，该方法包括从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数；根据电气量参数计算，得到对应桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据桥臂串联电感、基波角频率、桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法通过获取电气量参数计算MMC中每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量，再计算桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；最后根据电气量参数、桥臂的开关函数和子模块电容电压总值计算得到MMC进行电磁暂态仿真实现其稳态快速启动的子模块投入数量、子模块电压初值、控制器历史量初值和PLL初始相位角这些初始化参数，避免MMC暂态仿真运行从零值开始启动，可以大幅缩减暂态仿真时长，提高仿真效率，解决了现有对模块化多电平换流器进行电磁暂态仿真过程中，从启动MMC至稳态需要耗费时间长的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法的步骤流程图；

图2为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法中模块化多电平换流器的拓扑结构图；

图3为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动装置的框架示意图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法、装置及设备，解决了现有对模块化多电平换流器进行电磁暂态仿真过程中，从启动MMC至稳态需要耗费时间长的技术问题。

实施例一：

图1为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法的步骤流程图，图2为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法中模块化多电平换流器的拓扑结构图。

如图1所示，本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法，包括以下步骤：

S1.从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数，电气量参数包括直流电流、直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率、每个桥臂的子模块数量、子模块电容以及各相的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量。

需要说明的是，如图2所示，在步骤S1中是从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器MMC中各个桥臂的电气量参数。在本实施例中，电气量参数包括直流电流I

在本申请实施例中，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法可以通过a相的阀侧电流基波分量i

V

I

式中，V

S2.根据电气量参数计算，得到对应桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值。

需要说明的是，在步骤S2中是根据步骤S1步骤获取的电气量参数先计算每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；之后再根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值，为计算模块化多电平换流器在电磁暂态仿真过程中实现快速启动的参数提供数据。

S3.根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据桥臂串联电感、基波角频率、桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。

需要说明的是，在步骤S3中一是根据步骤S1获取的模块化多电平换流器的阀侧电流基波分量i

本申请提供的一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法，该方法包括从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数；根据电气量参数计算，得到对应桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据桥臂串联电感、基波角频率、桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法通过获取电气量参数计算MMC中每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量，再计算桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；最后根据电气量参数、桥臂的开关函数和子模块电容电压总值计算得到MMC进行电磁暂态仿真实现其稳态快速启动的子模块投入数量、子模块电压初值、控制器历史量初值和PLL初始相位角这些初始化参数，避免MMC暂态仿真运行从零值开始启动，可以大幅缩减暂态仿真时长，提高仿真效率，解决了现有对模块化多电平换流器进行电磁暂态仿真过程中，从启动MMC至稳态需要耗费时间长的技术问题。

需要说明的是，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法能够MMC进行电磁暂态仿真从稳态启动，避免从零启动带来的仿真耗时长的问题，能够大幅缩减暂态仿真时长，提升仿真效率。该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法还能够在不损失精度的情况下，减少暂态计算时间，程序实现简单，非常适合用于工程实际计算的电力系统电磁暂态仿真软件开发。

在本申请的一个实施例中，根据电气量参数计算，得到对应桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量包括：

根据直流电流、基波角频率以及桥臂所在相位的阀侧电流基波分量计算，得到对应桥臂的电流直流分量和电流基波分量；

根据桥臂的电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的桥臂电流；

根据直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率以及桥臂的桥臂电流和其所在相位的阀侧电压基波分量计算，得到对应桥臂的电压直流分量和电压基波分量。

需要说明的是，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法在计算六个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量过程中，由于三相对称。以a相的上桥臂和下桥臂为例，说明计算桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量的过程，在本实施例中，根据直流电流I

I

I

I

θ

式中，I

在本申请实施例中，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法在计算桥臂的电流直流分量和电流基波分量过程中，根据直流电流I

需要说明的是，以a相上桥臂和下桥臂对计算桥臂的电流直流分量和电流基波分量进行说明，则第三计算公式为：

u

式中，i

在本申请实施例中，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法是根据直流电压V

需要说明的是，以a相上桥臂和下桥臂对计算桥臂的电压直流分量和电压基波分量进行说明，则第四计算公式为：

式中，u

在本申请的一个实施例中，根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值包括：

获取迭代计算的迭代初始值和桥臂的开关函数直流分量；

根据基波角频率、迭代初始值以及桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量采用迭代算法公式进行迭代计算，直至计算得到相邻两个变量的误差满足迭代阈值，则将满足迭代阈值的计算变量作为对应桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量；

根据桥臂的开关函数直流分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量计算，得到对应桥臂的开关函数；以及根据桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量和子模块电容电压总值的二次谐波分量计算，得到对应桥臂的子模块电容电压总值。

需要说明的是，如图2所示，根据步骤S2所得数据计算每个桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量过程中，考虑到三相以及上下对称的六个桥臂，以a相上桥臂为例，说明该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法计算每个桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量的内容。其中，迭代初始值为：

k＝0

式中，u

在本申请实施例中，根据基波角频率、迭代初始值以及桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量采用第五计算公式计算，得到每个桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量的初始值，第五计算公式为：

u

i

u

i

s

式中，下标n为n次谐波分量，但不包括直流分量；u

需要说明的是，根据第五计算公式进行变换可得第六计算公式，第六计算公式为：

式中，上标*为复数共轭，根据第六计算公式和第五计算公式，可以得到迭代算法公式，则a相的迭代算法公式为：

k＝k+1

通过迭代算法公式依次更新子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量这5个变量，直至每个变量的相邻两个数值误差满足迭代阈值，则迭代计算结束，输出对应变量最后计算的结果作为桥臂对应的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量或开关函数二次谐波分量。其中，迭代阈值可以选为10

在本申请实施例中，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法计算相邻两个变量的误差的公式为：

式中，ε

在本申请的一个实施例中，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法，包括：

根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值采用子模块计算公式和电压计算公式分别计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；

子模块计算公式为：N

需要说明的是，在MMC的子模块控制中，没有历史量需要初始化，如果所有子模块有相同的初始电容电压，电容平衡策略在第一步长可以随意选择需投入N

在本申请的一个实施例中，根据桥臂串联电感、基波角频率、桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角包括：

根据桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量分别进行派克变换，得到对应阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量；

根据桥臂的阀侧电压基波分量进行clark变换，得到阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量；

根据桥臂串联电感、基波角频率、阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量采用历史量初始化公式计算，得到控制器历史量d分量初值和控制器历史量q分量初值；

根据阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量采用相位角计算公式计算，得到PLL初始相位角；

历史量初始化公式为：

H

相位角计算公式为：θ

式中，H

需要说明的是，该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法在计算MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角过程中，因MMC的控制包括外环控制、内环控制、锁相环(PLL)以及子模块级控制，由于一般的级联控制都由考虑最优参考值追踪的线性调制组成，比例环节为0，仅控制器的积分环节需要初始化。考虑到MMC的六个桥臂三相、上下对称，以a相上桥臂为例，具体内容是：对于MMC的外环控制，一般由比例积分PI调制组成，为了产生内环交流侧电流控制器的参考值。有功电流通道用来控制有功功率P或者直流电压V

在本申请实施例中，对于MMC的内环控制，考虑交流侧电流控制器和环流抑制控制器采用PI调制，以PI电流控制器正序dq分量初始化为例，负序交流侧电流控制和环流抑制控制可采用相同的方法初始化。初始化内容包括：交流侧电流基于基尔霍夫定律，通过桥臂电流得到，输出信号为MMCa相的阀侧电压基波分量u

在本申请的实施例中，对于MMC的锁相环PLL控制，稳态时频率等于50Hz，PLL完全同步，因此PLL的初始相角可通过阀侧电压基波分量u

实施例二：

图3为本申请实施例所述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动装置的框架示意图。

如图3所示，本申请实施例提供了一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动装置，包括数据获取模块10、桥臂计算模块20和启动数据计算模块30；

数据获取模块10，用于从电力系统的潮流和稳态数据库中获取模块化多电平换流器的直流侧和换流变阀侧、桥臂电路的电气量参数，电气量参数包括直流电流、直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率、每个桥臂的子模块数量、子模块电容以及各相的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量；

桥臂计算模块20，用于根据电气量参数计算，得到对应桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量；以及根据每个桥臂的电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的开关函数和子模块电容电压总值；

启动数据计算模块30，用于根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；以及根据桥臂串联电感、基波角频率、桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的控制器历史量初值和PLL初始相位角。

在本申请实施例中，桥臂计算模块20包括电流分量计算子模块、桥臂电流计算子模块、电压分量计算子模块、迭代数据获取子模块、迭代计算子模块和桥臂数据计算子模块；

电流分量计算子模块，用于根据直流电流、基波角频率以及桥臂所在相位的阀侧电流基波分量计算，得到对应桥臂的电流直流分量和电流基波分量；

桥臂电流计算子模块，用于根据桥臂的电流直流分量和电流基波分量计算，得到对应桥臂的桥臂电流；

电压分量计算子模块，用于根据直流电压、桥臂串联电感、桥臂等值电阻、基波角频率以及桥臂的桥臂电流和其所在相位的阀侧电压基波分量计算，得到对应桥臂的电压直流分量和电压基波分量；

迭代数据获取子模块，用于获取迭代计算的迭代初始值和桥臂的开关函数直流分量；

迭代计算子模块，用于根据基波角频率、迭代初始值以及桥臂的子模块数量、子模块电容、电压直流分量、电压基波分量、电流直流分量和电流基波分量采用迭代算法公式进行迭代计算，直至计算得到相邻两个变量的误差满足迭代阈值，则将满足迭代阈值的计算变量作为对应桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量、子模块电容电压总值的二次谐波分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量；

桥臂数据计算子模块，用于根据桥臂的开关函数直流分量、开关函数基波分量和开关函数二次谐波分量计算，得到对应桥臂的开关函数；以及根据桥臂的子模块电容电压总值的直流分量、子模块电容电压总值的基波分量和子模块电容电压总值的二次谐波分量计算，得到对应桥臂的子模块电容电压总值；

迭代初始值为；

k＝0

迭代算法公式为：

k＝k+1

式中，u

在本申请实施例中，启动数据计算模块30包括第一启动数据计算子模块和第二启动数据计算子模块；

第一启动数据计算子模块，用于根据桥臂的子模块数量、开关函数和子模块电容电压总值采用子模块计算公式和电压计算公式分别计算，得到MMC电磁暂态仿真快速启动对应桥臂的子模块投入数量和子模块电压初值；

第二启动数据计算子模块，用于根据桥臂的阀侧电流基波分量和阀侧电压基波分量分别进行派克变换，得到对应阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量；根据桥臂的阀侧电压基波分量进行clark变换，得到阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量；根据桥臂串联电感、基波角频率、阀侧电流基波d分量、阀侧电流基波q分量、阀侧电压基波d分量和阀侧电压基波q分量采用历史量初始化公式计算，得到控制器历史量d分量初值和控制器历史量q分量初值；根据阀侧电压基波α分量和阀侧电压基波β分量采用相位角计算公式计算，得到PLL初始相位角；

子模块计算公式为：N

H

相位角计算公式为：θ

式中，H

需要说明的是，实施例二装置中模块的内容对应于实施例一中方法的步骤内容。该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法的内容已在实施例一中阐述，此实施例中不再对该模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法的步骤内容进行详细阐述。

实施例三：

本申请实施例提供了一种终端设备，包括处理器以及存储器；

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法。

需要说明的是，处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述的一种模块化多电平换流器的电磁暂态仿真快速启动方法实施例中的步骤。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各系统/装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。

终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Centrdl Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digitdl Signdl Processor，DSP)、专用集成电路(dpplicdtion Specific Integrdted Circuit，dSIC)、现成可编程门阵列(Field-Progrdmmdble Gdte drrdy，FPGd)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmdrtMedid Cdrd，SMC)，安全数字(Secure Digitdl，SD)卡，闪存卡(Fldsh Cdrd)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时的存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Redd-OnlyMemory)、随机存取存储器(RdM，Rdndom dccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。