摘要
模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)广泛应用于大功率电机驱动、储能和柔性直流输配电等领域,因此其可靠运行十分重要。数字孪生技术将物理实体设备实时状态信息精准映射到数字孪生模型上,能实现设备状态可视化。该文提出一种基于数字孪生技术的MMC半桥子模块模型构建方法。在子模块运行原理和重要部件失效原理的基础上,构建MMC子模块数字孪生体,包括子模块等效简化模型和模拟MMC运行的全桥转换器电路。采用改进粒子群优化算法对孪生模型参数进行在线辨识,通过虚实交互反馈实时感知子模块运行状态。在此基础上,搭建MMC半桥子模块的非侵入式数字孪生体仿真平台,通过仿真验证该方法的有效性。仿真结果表明:物理和数字孪生模型之间的误差小于0.1%,参数辨识的误差小于1%。
Modular multilevel converter(MMC)is widely applied in high power motor drive,energy storage and flexible DC power transmission&distribution system,and parameter identification for MMC is essentially important for its reliable operation.The concept of digital twins(DT)enables mapping of real-time state information from physical entity onto a digital twin model,thus facilitating device state visualization.In this paper,we propose a DT based method for model construction and parameter identification of the MMC half-bridge sub-module(HBSM).The DT model of the HBSM is built,consisting of a simplified MMC sub-module(SM)equivalent model and an arm current simulator based full-bridge converter.A modified particle swarm optimization(MPSO)algorithm is proposed to achieve the online identification of internal parameters in the HBSM,thereby enabling the real-virtual interaction feedback for real-time sensing of the operation state of the HBSM.On this basis,a non-intrusive DT simulation platform is constructed for MMC HBSM.The result demonstrate that the average errors between the actual and model-calculated capacitor voltage values are within 0.1%,while the parameter identification results combined error is less than 1%.
作者
赵欢欢
熊炜
张超
徐玉韬
袁旭峰
罗显东
ZHAO Huanhuan;XIONG Wei;ZHANG Chao;XU Yutao;YUAN Xufeng;LUO Xiandong(College of Electrical Engineering,Guizhou University,Guiyang 550025,Guizhou Province,China;Electric Power Research Institute of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Guiyang 550002,Guizhou Province,China;Guiyang Power Supply Bureau of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Guiyang 550002,Guizhou Province,China)
出处
《现代电力》
北大核心
2025年第5期1092-1100,共9页
Modern Electric Power
基金
国家自然科学基金项目(52367005)
国家重点研发计划项目(2022YFE0205300)。
关键词
模块化换流器
半桥子模块
数字孪生
参数辨识
改进粒子群算法
modular multilevel converter(MMC)
half-bridge sub-module
digital twin(DT)
parameter identification
modified particle swarm optimization(MPSO)
作者简介
赵欢欢(1997),女,硕士研究生,研究方向为电力电子在电力系统中的应用,E-mail:2607783400@qq.com;通信作者:熊炜(1972),女,硕士,副教授,研究方向为电力系统运行和控制,E-mail:wxiong@gzu.edu.cn;张超(1995),男,博士,副教授,研究方向为宽禁带半导体应用与直流断路器技术,E-mail:zhangc@gzu.edu.cn;徐玉韬(1982),男,硕士,高级工程师,研究方向为柔性直流配电网控制及能源互联网,E-mail:95616048@qq.com;袁旭峰(1976),男,博士,教授,研究方向为可再生能源发电系统及电力系统控制,E-mail:xfyuan@gzu.edu.cn;罗显东(1993),男,工程师,研究方向为柔性直流配电网控制及能源互联网,E-mail:503076652@qq.com。
