報告書番号

R13027

タイトル（和文）

高速な瞬時値解析を可能とするモジュラーマルチレベル変換器モデルの開発

タイトル（英文）

Development of Modular Multilevel Converters Model for High Speed Electromagnetic Transient Analysis

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年，直流送電用変換器として大容量，低損失化が容易なモジュラーマルチレベル変換器（MMC）の導入が進んでいる。直流送電用MMCでは，セルと呼ばれる小型の変換器が100セル以上直列接続されるため，スイッチングまで考慮した詳細モデルで模擬しようとすると，回路行列が数千以上の大きさになり，計算時間が膨大となる問題があった。
瞬時値解析おいて，コンデンサなど，全ての回路素子は積分手法を適用して離散化することで，抵抗Rと電圧源E（又は電流源J）に変換している。同様に，MMCのセルも抵抗Rと電圧源Eに離散化可能であり，各セルがどのようなR，Eとなるかは半導体素子のゲート情報やアームの電圧，電流より計算可能である。そのため，各セルのRとEを計算ステップごとに計算し，直列結合することで，多数段のセルを一組のRとEで置き換えることができる。この手法を用いることでMMCのアームを1つの回路素子として扱うことができ，精度を低下させることなく，回路行列の大きさと計算時間の大幅な削減を可能とした。

概要 （英文）

MMC is a new type of voltage source converter (VSC) and half bridge or full bridge cells are connected cascade. MMC can manufacture high voltage and bulk power converter for HVDC transmission with facility through the use of developed self arc suppressing semiconductor device. Because of its superior characteristics, introduction of the MMC will continue to spread.
However, the calculation cost of electromagnetic transient simulation for MMC is expensive because MMC arm has hundreds of cells. Extensive research regarding MMC modeling method is conducted for reducing computational cost. The conventional modeling methods reduce the accuracy to accelerate simulation. We developed novel MMC model to calculate with high speed and accuracy. The developed model can preserved nonlinear characteristics which MMC cell diodes have and calculate with the same accuracy as detailed model. As a result of verification through XTAP simulation, the developed model can calculate 15.2 times as fast as detailed model at 100 cells.

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