基于電流注入法的模塊化多電平換流器損耗建模

彭光強(qiáng)，黃之笛，蘇蕊，武霽陽，何競(jìng)松，燕京，沈卓軒，邢月

（1. 南方電網(wǎng)超高壓輸電公司電力科研院，廣州 510663；2. 清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院，成都 610299；3. 清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院，廣東 深圳 518055）

0 引言

近年來，柔性直流輸電（voltage source conver

ter based high voltage direct current transmission，VSC-HVDC）以其運(yùn)行方式靈活、諧波含量少等優(yōu)點(diǎn)成為新一代直流輸電方式［1-4］。隨著電壓等級(jí)提高以及輸電容量增大，基于模塊化多電平換流器（modular multi-level converter，MMC）的柔性直流輸電技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注。與基于晶閘管的常規(guī)直流換流器相比，MMC 的閥體損耗較大，在對(duì)換流器運(yùn)行效率等方面的研究中對(duì)損耗計(jì)算與仿真模擬的精確性有較高要求［5-9］。

MMC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，子模塊數(shù)量多，換流器閥體的損耗計(jì)算復(fù)雜［10-13］。同時(shí)MMC 換流閥的損耗由實(shí)際開關(guān)器件產(chǎn)生，然而在系統(tǒng)仿真中由于構(gòu)成MMC 的子模塊數(shù)量眾多，建立MMC 系統(tǒng)的詳細(xì)開關(guān)模型會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣階數(shù)過高，極大影響了仿真速度，基于實(shí)際開關(guān)元件的詳細(xì)模型無法用于大規(guī)模電力系統(tǒng)的仿真，因此通常需要對(duì)MMC 模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化［14-16］。為兼顧仿真的精度與運(yùn)行效率，MMC 仿真模型通常不考慮開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗等。

然而在實(shí)際仿真應(yīng)用中一些研究不僅關(guān)心MMC 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行及故障暫態(tài)電壓電流等，還希望借助電磁暫態(tài)仿真準(zhǔn)確考慮及計(jì)算閥組損耗、乃至器件結(jié)溫［17-18］，以研究在不同電源側(cè)及負(fù)荷側(cè)工況不同控制策略及運(yùn)行方式下系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為開展高壓直流系統(tǒng)主網(wǎng)架經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究提供重要的研究方法支撐。但由于現(xiàn)有的仿真軟件提供的MMC 模型不能準(zhǔn)確進(jìn)行損耗計(jì)算，而在既有的研究文獻(xiàn)中損耗精確計(jì)算的算法對(duì)計(jì)算資源消耗過大，不能適應(yīng)系統(tǒng)級(jí)仿真的需要。

為了在兼顧仿真效率的同時(shí)提高仿真模型精確度，本文提出了一種準(zhǔn)確考慮換流站損耗的柔性直流電磁暫態(tài)仿真建模與計(jì)算的方法。該方法基于PSCAD的柔性直流電磁暫態(tài)模型，加入損耗計(jì)算模塊并采用電流注入法動(dòng)態(tài)跟蹤和補(bǔ)償閥體損耗，適用于精確考慮閥體損耗的柔性直流電磁暫態(tài)建模。

1 柔性直流換流站電磁暫態(tài)模型

1.1 MMC拓?fù)浼斑\(yùn)行原理

MMC 采用模塊化設(shè)計(jì)，是一種三相六橋臂結(jié)構(gòu)［19-21］，每相包含兩個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂由一個(gè)電抗器和N個(gè)子模塊（sub-module，SM）串聯(lián)而成，如圖1所示。

圖1 模塊化多電平換流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig. 1 Topology diagram of MMC

以目前應(yīng)用最廣的半橋型子模塊拓?fù)錇槔?2］。圖1 的半橋型子模塊中usm為子模塊兩端的電壓。Udc為MMC 的直流側(cè)電壓，Upa、Una分別為上、下橋臂電壓，uva、uvb、uvc為a、b、c 三相交流電壓。MMC 正常運(yùn)行時(shí)需滿足兩個(gè)條件：1）維持直流電壓uDC恒定；2）交流測(cè)輸出三相交流電壓［23-24］。

1.2 仿真模型虛擬損耗及問題

系統(tǒng)級(jí)仿真中，通常需要根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇使用不同的MMC 簡(jiǎn)化模型［25-28］。簡(jiǎn)化模型未考慮開關(guān)器件導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗等，仿真得到的損耗結(jié)果很可能與實(shí)際損耗情況偏離嚴(yán)重。綜合考慮計(jì)算精度與計(jì)算速度，本文使用戴維南等效模型進(jìn)行MMC 建模［29-30］，通過將每個(gè)子模塊等效為電壓源與電阻串聯(lián)的形式，實(shí)現(xiàn)了高精度與高效率并重。單個(gè)子模塊的戴維南等效電路如圖2 所示，圖2 中Rsm_i為子模塊戴維南等效電阻，其他參數(shù)含義詳見式（1）—（3）。

圖2 單個(gè)子模塊的戴維南等效電路Fig. 2 Thevenin equivalent circuit for a SM

以j相r橋臂第i個(gè)子模塊為例，對(duì)于正常工作狀態(tài)下的MMC 子模塊，戴維南等效電路計(jì)算公式如式（1）—（3）所示。

式中：Si為子模塊的開關(guān)函數(shù)，其值為1 時(shí)代表子模塊投入，為0時(shí)代表子模塊切除；iC_i為流過子模塊電容器的電流；uC_i為子模塊的電容電壓；usm_i為子模塊的戴維南等效電壓；ism_i為子模塊橋臂電流；C為子模塊電容器的電容值。

受控源數(shù)值求解為控制部分，主電路方程求解為電氣部分。在仿真軟件的計(jì)算過程中通常將控制電路與電氣電路分開求解，子模塊等效電源的計(jì)算依賴于前一時(shí)步的橋臂電流，即電壓源的計(jì)算存在一個(gè)時(shí)步延時(shí)。此時(shí)，單個(gè)子模塊的電流與電壓關(guān)系如式（4）—（5）所示。

式中：t為時(shí)間；Δt為延時(shí)值。

在MMC 的結(jié)構(gòu)中N個(gè)子模塊為串聯(lián)連接，因此j相r橋臂的兩側(cè)功率為：

式中：Parm(t)為換流器交流側(cè)的功率；PCon(t)為換流器直流側(cè)的功率。

將式（4）—（5）代入式（6）—（7），可得損耗功率ΔP為：

損耗功率?P是由于模型計(jì)算單步延時(shí)產(chǎn)生的虛擬損耗，并非系統(tǒng)的實(shí)際損耗，根據(jù)運(yùn)行條件和仿真參數(shù)的不同，這部分虛擬損耗可能占到換流閥總損耗的很大一部分［31］，在需要精確模擬換流器損耗對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)影響的場(chǎng)景下，由于虛擬損耗的存在，MMC 仿真模型的閥體損耗與實(shí)際系統(tǒng)之間存在誤差，因而會(huì)影響仿真結(jié)果準(zhǔn)確性。

2 基于電流注入法的MMC損耗建模

2.1 方法流程

為了精確模擬換流閥損耗對(duì)于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響，需要運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算公式對(duì)換流閥損耗進(jìn)行計(jì)算，得到準(zhǔn)確的損耗參考值。在得到損耗參考值后需要采用注入電流的方法動(dòng)態(tài)跟蹤并校正仿真模型的損耗值，保證對(duì)換流閥損耗的精確模擬。損耗計(jì)算原理如圖3 所示。損耗計(jì)算以a 相上橋臂計(jì)算為例，其余橋臂計(jì)算過程類似。

圖3 電流注入法計(jì)算原理Fig. 3 Calculation principle of current injection method

2.2 損耗計(jì)算方法

MMC 換流器損耗主要由閥體、變壓器、橋臂電抗器和直流濾波器的損耗構(gòu)成，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35702.1—2017［32］，閥體損耗主要包括IGBT 的導(dǎo)通損耗、開關(guān)損耗和二極管器件的導(dǎo)通損耗、反向恢復(fù)損耗，本文主要對(duì)閥體損耗進(jìn)行分析。

MMC 閥體損耗計(jì)算結(jié)果可由有限采樣法獲得，此方法共分為5個(gè)步驟。

1） 輸入?yún)?shù)

需要輸入系統(tǒng)傳輸功率、直流電壓、交流電壓等，這些數(shù)據(jù)將作為此計(jì)算方法的輸入。

2） 計(jì)算MMC橋臂電流

以a 相上橋臂為例，利用輸入的參數(shù)依次計(jì)算出MMC 的直流電流Idc、交流電流iva，如式（9）—（10）所示。在不考慮二倍頻環(huán)流的前提下計(jì)算出橋臂電流ipa，如式（11）所示。

式中：Smmc為流過MMC 的功率；fn為基準(zhǔn)頻率；Idc為直流側(cè)電流；iva為交流側(cè)電流。

3） 擬合開關(guān)元件輸出特性與開關(guān)損耗曲線

根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)文件獲得與損耗計(jì)算相關(guān)的信息，從而應(yīng)用數(shù)據(jù)擬合方法得到開關(guān)元件輸出特性與開關(guān)損耗曲線。根據(jù)某實(shí)際開關(guān)元件數(shù)據(jù)得到的擬合曲線如圖4—5所示。

圖4 IGBT輸出特性曲線Fig. 4 IGBT output characteristic curve

圖5 IGBT開通/關(guān)斷損耗曲線Fig. 5 IGBT turn-on/turn-off loss curves

4） 計(jì)算單個(gè)子模塊損耗

本文采用有限采樣法計(jì)算損耗。首先進(jìn)行采樣，在橋臂電流的一個(gè)周期內(nèi)等距選取N個(gè)點(diǎn)；其次通過N個(gè)采樣點(diǎn)的電流值，在步驟3）的擬合曲線中得到對(duì)應(yīng)的電壓值和損耗值。最后將每個(gè)子模塊內(nèi)所有開關(guān)器件的損耗求和，得到單個(gè)子模塊損耗。

5） 計(jì)算MMC閥體總損耗

將一個(gè)橋臂內(nèi)所有子模塊損耗求和，其他橋臂重復(fù)步驟2）—4），將所有橋臂損耗相加，即可得到閥體總損耗。

2.3 注入電流法

通過對(duì)換流閥損耗展開數(shù)學(xué)分析計(jì)算可得開關(guān)器件的導(dǎo)通損耗與開關(guān)損耗均與橋臂電流正相關(guān)，而橋臂電流的大小與傳輸容量成正比，因此根據(jù)系統(tǒng)不同工況下的傳輸容量即可確定損耗參考值的大小。

由于虛擬損耗的存在導(dǎo)致?lián)p耗參考值與仿真電路損耗實(shí)測(cè)值之間存在誤差，虛擬損耗是仿真計(jì)算過程中存在一步延時(shí)導(dǎo)致的。為了研究換流器損耗對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響并解決虛擬損耗帶來的仿真誤差問題，需要改進(jìn)仿真電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)損耗的準(zhǔn)確模擬，本文使用注入電流的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)損耗參考值的動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償。

1）注入電流位置

換流閥損耗與橋臂電流呈正相關(guān)。以a相為例，系統(tǒng)正常工作時(shí)忽略MMC 內(nèi)部換流，上、下橋臂電流為：

式中ipa、ina分別為上、下橋臂電流。

由于現(xiàn)有仿真軟件中MMC 模塊為封裝模塊，無法對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，因此直接對(duì)橋臂電流進(jìn)行控制難度較大。由式（12）—（13）可知，橋臂電流由直流側(cè)電流和交流側(cè)電流共同決定，交流側(cè)電流為三相電流，包含幅值和相位，控制環(huán)節(jié)較為復(fù)雜；直流側(cè)電流只需要控制幅值單個(gè)變量，控制較為簡(jiǎn)單，因此通過在MMC 直流側(cè)出口位置注入電流以間接改變換流閥橋臂電流，進(jìn)而補(bǔ)償MMC 模型損耗偏差。

2）注入電流類型

采用電流注入法的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)損耗參考值的動(dòng)態(tài)跟蹤與補(bǔ)償，基于這個(gè)目的注入電流的類型可以選擇并聯(lián)受控電流源、并聯(lián)受控電流源加并聯(lián)電阻、并聯(lián)受控電流源加串聯(lián)電阻。其中，電阻用于模擬部分固定損耗，電流源的大小由不同運(yùn)行工況下的損耗參考值決定，根據(jù)2.2 所述的損耗值計(jì)算方法，掃描形成全運(yùn)行工況下的損耗功率參考值。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)損耗值的動(dòng)態(tài)跟蹤，采用比例積分（proportional integral，PI）控制方式實(shí)現(xiàn)電流源數(shù)值的實(shí)時(shí)更新，保證換流閥損耗的準(zhǔn)確模擬，提高仿真精度。

3）PI控制跟蹤

計(jì)算出多種運(yùn)行工況下的損耗參考值之后，通過線性插值的方法掃描形成全工況運(yùn)行曲線。根據(jù)系統(tǒng)的傳輸功率即可采用查表法自動(dòng)生成與之對(duì)應(yīng)的損耗參考值。參考計(jì)算結(jié)果在仿真模型中采用電流注入法對(duì)損耗進(jìn)行補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同損耗值的動(dòng)態(tài)跟蹤，引入PI 控制方式，圖6 為注入電流的PI控制方法。

圖6 注入電流的PI控制方法Fig. 6 PI control method of injected current

圖6 中Ploss_ref為通過查找表得到的損耗參考值，Ploss為仿真模型實(shí)測(cè)損耗值。通過引入PI 反饋控制與前饋控制環(huán)節(jié)輔助校正仿真模型損耗值，從而實(shí)現(xiàn)損耗的動(dòng)態(tài)跟蹤。其中，P為比例系數(shù)，比例反饋控制是一種立即控制，能夠?qū)磿r(shí)偏差快速做出響應(yīng)，減小靜差，但P過大時(shí)會(huì)增大系統(tǒng)的超調(diào)量；I為積分系數(shù)，積分反饋控制是一種修復(fù)控制，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)偏差時(shí)能夠控制系統(tǒng)向著消除偏差的方向移動(dòng)，輸出控制量使得測(cè)量值最終穩(wěn)定在參考值附近。

通過合理設(shè)置PI參數(shù)，即可達(dá)到動(dòng)態(tài)跟蹤損耗參考值的效果。PI參數(shù)的調(diào)節(jié)過程中，首先將比例系數(shù)設(shè)為0，調(diào)節(jié)積分系數(shù)，將積分系數(shù)從小到大逐步增大，直至系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩，記錄下此時(shí)的I值；加入比例環(huán)節(jié)，記錄系統(tǒng)出現(xiàn)超調(diào)時(shí)的數(shù)值。在測(cè)試值附近對(duì)PI參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，即可得到理想的PI參數(shù)。

為了避免系統(tǒng)波動(dòng)對(duì)PI跟蹤效果產(chǎn)生影響，加入前饋控制環(huán)節(jié)。前饋控制為預(yù)測(cè)控制，它不受系統(tǒng)滯后的影響，能夠更加及時(shí)地進(jìn)行控制。引入前饋控制能夠有效避免擾動(dòng)過大時(shí)PI 調(diào)節(jié)過于靈敏，導(dǎo)致系統(tǒng)始終處于震蕩之中。

3 仿真案例

3.1 基于PSCAD的模型實(shí)現(xiàn)

為了驗(yàn)證上述方法模擬損耗的準(zhǔn)確性，在PSCAD 中搭建雙極MMC-HVDC 輸電系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7 所示，其主要參數(shù)見表1。系統(tǒng)使用載波移相調(diào)制策略和傳統(tǒng)電容電壓排序均壓控制策略，換流站1 采用定直流電壓控制和定無功功率控制，換流站2 采用定有功功率控制和定無功功率控制。

表1 系統(tǒng)主要參數(shù)Tab. 1 Main parameters of the system

圖7 雙極MMC-HVDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig. 7 Diagram of bipolar MMC-HVDC system structure

針對(duì)此雙極MMC-HVDC 系統(tǒng)，根據(jù)2.1 所述損耗計(jì)算方法計(jì)算出多工況下的損耗參考值，在PSCAD 中建立了損耗計(jì)算模塊，掃描形成全運(yùn)行工況的損耗曲線。圖8 為載波頻率為150 Hz 時(shí)計(jì)算得到的單極損耗參考值曲線。

圖8 載波頻率為150 Hz時(shí)損耗參考值曲線Fig.8 Curves of loss references when the carrier frequency is150 Hz

設(shè)置直流電壓參考值為600 kV，單極有功功率參考值為1 500 MW，無功功率參考值為0 Mvar，根據(jù)系統(tǒng)仿真結(jié)果，此時(shí)兩極損耗分別為10.377 MW 與10.338 MW。根據(jù)2.1 所述損耗計(jì)算方法，此運(yùn)行工況下的理論損耗值為12.529 MW 和12.537 MW，理論值與實(shí)測(cè)值不相符。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)換流閥損耗的準(zhǔn)確模擬，需要對(duì)原模型進(jìn)行改進(jìn)，建立基于電流注入法的含閥體損耗的柔性直流電磁暫態(tài)模型。

3.2 改進(jìn)模型仿真結(jié)果

根據(jù)掃描得到的損耗參考值，使用電流注入的方式模擬并補(bǔ)償換流閥實(shí)際損耗。為了比較不同注入電流類型對(duì)于損耗補(bǔ)償?shù)男Ч?，分別建立并聯(lián)受控電流源、并聯(lián)受控電流源加并聯(lián)電阻、并聯(lián)受控電流源加串聯(lián)電阻3 種電磁暫態(tài)模型。受控電流源的計(jì)算采用經(jīng)典的PI 控制方式實(shí)現(xiàn)損耗的動(dòng)態(tài)跟蹤，從而完成損耗修正，提高系統(tǒng)仿真的準(zhǔn)確性。

以載波頻率為150 Hz、總傳輸功率為3 000 MW 為例，此時(shí)根據(jù)線性插值方法計(jì)算得到的極1損耗參考值為12.529 MW，極2 損耗參考值為12.537 MW，通過搭建3.1 所述模型并進(jìn)行仿真，使用3種改進(jìn)模型仿真得到的損耗值如表2所示。

表2 3種改進(jìn)模型仿真損耗值Tab. 2 Simulation loss values of three improved models MW

由表2 可以看出，相比于未使用注入電流源的原始模型，本文提出的3 種基于電流注入的含閥體損耗的改進(jìn)仿真模型，均能將換流閥損耗穩(wěn)定在各自的參考值附近，與理論數(shù)據(jù)相符。為了降低注入電流對(duì)原系統(tǒng)的影響，選擇接入元件最少的并聯(lián)受控電流源模型展開分析。

圖9—10 為傳輸功率變化時(shí)仿真模型的極1 和極2損耗實(shí)測(cè)值與參考值的對(duì)比。

圖9 仿真模型損耗值隨傳輸功率變化曲線Fig. 9 Simulation model loss value versus transmission power

圖10 仿真模型極2損耗隨傳輸功率變化曲線Fig. 10 Simulation model pole 2 loss versus transmission power

由圖9—10 可知，當(dāng)系統(tǒng)的傳輸功率變化時(shí)，兩極的損耗實(shí)測(cè)值均能夠動(dòng)態(tài)跟蹤損耗計(jì)算參考值，實(shí)現(xiàn)換流站雙極損耗的準(zhǔn)確模擬，解決了仿真軟件計(jì)算過程中產(chǎn)生的虛擬損耗問題。通過電流注入的方法，能夠精確考慮柔性直流換流閥的實(shí)際損耗。

3.3 動(dòng)態(tài)特性對(duì)比分析

1）穩(wěn)態(tài)響應(yīng)

設(shè)置總傳輸功率為3 000 MW，對(duì)比加入電流源后仿真模型損耗值與系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，圖11—12對(duì)比了極1 與極2 改進(jìn)電路與原始電路損耗值，圖13為柔性直流輸電系統(tǒng)的典型物理量對(duì)比圖。

圖11 穩(wěn)態(tài)過程的極1損耗對(duì)比圖Fig. 11 Comparison diagrams of pole 2 losses for steady state process

圖12 穩(wěn)態(tài)過程的極2損耗對(duì)比圖Fig. 12 Comparison diagrams of pole 2 losses for steady state process

圖13 穩(wěn)態(tài)過程的直流電壓對(duì)比圖Fig. 13 Comparison diagrams of DC voltages for steady state process

由圖11—13 可知，注入電流后仿真電路實(shí)測(cè)損耗值與損耗參考值之間的誤差大大減小，仿真準(zhǔn)確性提高，且直流電壓均值依然保持在額定電壓600 kV 附近，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)與原始電路保持一致。因此，加入電流源不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。

2）暫態(tài)響應(yīng)

暫態(tài)過程中會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的大幅度震蕩，出現(xiàn)尖峰電流和尖峰電壓，造成損耗計(jì)算偏差，最終導(dǎo)致得到的注入電流源數(shù)值較大，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因此，需要對(duì)電流源的大小做出限制，使得注入電流源數(shù)值在暫態(tài)過程中保持固定值，待系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，再通過PI控制環(huán)節(jié)完成對(duì)損耗值的動(dòng)態(tài)跟蹤。通過在3 s時(shí)設(shè)置極1側(cè)直流側(cè)短路故障測(cè)試加入電流源后系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)。圖14 為暫態(tài)過程的極1 和極2 的換流閥損耗測(cè)試結(jié)果，圖15 為暫態(tài)過程的直流電壓比較結(jié)果。

圖14 暫態(tài)過程的極1和極2損耗Fig. 14 Pole 1 and pole 2 losses for transient process

圖15 暫態(tài)過程的直流電壓對(duì)比Fig. 15 Comparison diagram of DC voltage for transient process

由圖14 可知發(fā)生故障后由于暫態(tài)過程中出現(xiàn)了尖峰電流因而功率計(jì)算出現(xiàn)偏差，此時(shí)不要求注入電流跟蹤損耗參考值，避免暫態(tài)過程進(jìn)一步延長(zhǎng)。經(jīng)過短暫的震蕩后系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定，注入電流值快速響應(yīng)，最終能夠使得換流閥損耗恢復(fù)到設(shè)定的參考值。

由圖15 的直流電壓對(duì)比結(jié)果可知，在發(fā)生故障到恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的過程中使用注入電流的仿真模型能夠保證暫態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確性，說明本文提出的基于電流注入法的含閥體損耗的柔性直流電磁暫態(tài)模型能夠較好地還原系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)，保證故障情況下仿真的可信度。

4 結(jié)語

本文針對(duì)柔性直流輸電工程中存在的換流器閥體損耗仿真不準(zhǔn)確的問題提出了基于電流注入法的模塊化多電平換流器損耗模型。通過對(duì)換流器閥體的損耗來源進(jìn)行分析，使用有限采樣法分析換流閥體的實(shí)際損耗?；诒疚奶岢龅姆椒梢跃帉憮p耗計(jì)算程序?qū)崿F(xiàn)換流器閥體損耗的主動(dòng)計(jì)算，并易于掃描形成全運(yùn)行工況損耗曲線。本文通過搭建仿真模型在雙端MMC-HVDC 模型中注入電流以實(shí)現(xiàn)損耗的動(dòng)態(tài)跟蹤，并設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的模型，在準(zhǔn)確模擬換流器閥體損耗的同時(shí)能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性與暫態(tài)特性的準(zhǔn)確性。本文提出的仿真模型精確考慮了換流器閥體損耗，可為含閥體損耗的柔性直流精細(xì)化建模和進(jìn)一步研究降損措施提供參考。