CN110909518B - 基于改进平均值模型的mmc可靠性分析方法 - Google Patents

基于改进平均值模型的mmc可靠性分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，包括以下步骤：步骤S1:根据MMC存在子模块故障的运行状态下，子模块平均开关函数的表达式，构建到能够反映子模块故障的改进平均值模型；步骤S2:基于改进平均值模型，结合电力元件的电气特性以及电路定律，对MMC的输出直流电压和电流、交流电压和电流以及桥臂内部环流进行求解，得到子模块故障下的MMC的运行状态；步骤S3:构建MMC可靠性指标；步骤S4:根据子模块故障下的MMC的运行状态，并基于MMC可靠性指标，评价MMC***可靠性。本发明考虑子模块故障对平均开关函数带来的影响，可靠性评价计算结果更准确。

Description

基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法
技术领域
本发明属于MMC可靠性分析领域，具体涉及一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法。
背景技术
由于电力电子技术的发展，可控关断器件以及脉冲宽度调制技术的出现，直流输电技术迈入崭新的阶段——柔性直流输电技术。模块化多电平换流器(MMC)具有高度模块化、开关频率低、波形质量好等优点，因此如今研究最多的以及实际工程存在最多的是基于MMC的柔性直流输电***。这类***具有良好的发展及应用前景，故对MMC进行可靠性分析至关重要。
电力***可靠性的评估方法主要由元件可靠性建模、***状态选择、***状态分析和可靠性指标计算四个部分构成，MMC与传统电力***不同，应用了大量的电力电子器件以及控制技术，故而MMC***分析方法与传统电力***相异。目前的MMC***分析方法基于平均值模型进行分析，在正常运行状态下计算结果准确，但存在子模块故障的运行状态下，现有的平均值模型并没有考虑子模块故障对平均开关函数带来的影响，导致计算结果不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，考虑子模块故障对平均开关函数带来的影响，可靠性评价计算结果更准确。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，包括以下步骤：
步骤S1:根据MMC存在子模块故障的运行状态下，子模块平均开关函数的表达式，构建到能够反映子模块故障的改进平均值模型；
步骤S2:基于改进平均值模型，结合电力元件的电气特性以及电路定律，对MMC的输出直流电压和电流、交流电压和电流以及桥臂内部环流进行求解，得到子模块故障下的MMC的运行状态；
步骤S3:构建MMC可靠性指标；
步骤S4:根据子模块故障下的MMC的运行状态，并基于MMC可靠性指标，评价MMC***可靠性。
进一步的，所述步骤S1具体为：
步骤S11:根据x相交流出口处的电压波形，其中x＝a，b，c，得到uvx_ref和uvx分别为x相交流出口处的调制波与输出波，表达式分别为
uvx_ref＝Umsin(ωt)  (1)
Figure BDA0002262495310000021
在式(2)中，Um为调制波的幅值，UC为每个子模块的工作电压，s为子模块的最大投入数量，
Figure BDA0002262495310000022
为投入k个子模块时所对应的调制波的相角，表达式如下
Figure BDA0002262495310000031
Figure BDA0002262495310000032
Figure BDA0002262495310000033
其中，m为调制比，N为单桥臂子模块数量，Udc为输出直流电压值。
不加环流抑制时各相上、下桥臂的参考电压upx_ref、unx_ref表达式为：
Figure BDA0002262495310000034
步骤S12:在NLM调制策略下，根据上、下桥臂投入的子模块数量分布图，获取每一相上、下桥臂投入的子模块数量；
步骤S13:设x，x＝a，b，c相上桥臂有Xpx个子模块发生故障，得到体现故障子模块数量的上桥臂投入子模块数量的瞬时表达式
Figure BDA0002262495310000035
将式(7)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure BDA0002262495310000041
其中
Figure BDA0002262495310000042
Figure BDA0002262495310000043
在式(10)中
Figure BDA0002262495310000044
γx为该相电压相角与a相电压相角差，对应a、b、c三相分别为0、120°、-120°；
步骤S14:假设下桥臂有Xnx个子模块发生故障，则得到体现故障子模块数量的下桥臂投入子模块数量的瞬时表达式
Figure BDA0002262495310000045
将式(12)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure BDA0002262495310000051
其中
Figure BDA0002262495310000052
Figure BDA0002262495310000053
通过式(8)和(13)可得到上下桥臂的改进平均开关函数Spx、Snx
Figure BDA0002262495310000054
此即为改进的平均值模型。
进一步的，所述步骤S2具体为：
步骤S21:设各相上、下桥臂电流ipx、inx由直流电流Idcpx、Idcnx以及各次谐波电流
Figure BDA0002262495310000055
组成，如下式所示：
Figure BDA0002262495310000061
式中，n为谐波次数，Ipxn、Inxn为各次谐波幅值，θpxn、θnxn为各次谐波的相角。
步骤S22:忽略三次及以上的高次谐波，并考虑到环流抑制策略抑制了二次谐波，则式(17)可转化为
Figure BDA0002262495310000062
上、下桥臂电容电流的集合平均值iC_px、iC_nx为对应桥臂电流与平均开关函数的乘积，
Figure BDA0002262495310000071
步骤S23:当***处于稳定运行状态时，电容电压处于动态平衡状态，故电容电流的直流分量为0，即
Figure BDA0002262495310000072
式(20)可改写为
Figure BDA0002262495310000073
则上桥臂电容电压集合平均值为
Figure BDA0002262495310000081
其中，C为子模块电容值，因此可以得到上桥臂的输出电压upx为
Figure BDA0002262495310000082
式中，upx_0、upx_1、upx_2、Vpx分别表示上桥臂输出电压的直流分量、基频分量、二次谐波分量和三次及以上高次谐波分量。
步骤S24:设交流***的电源电压为usx，桥臂电感为L，对上桥臂与交流侧通路的基波分量应用基尔霍夫电压定律可得
Figure BDA0002262495310000083
设交流***电压相角超前MMC交流出口处电压相角为δ，并以MMC交流出口处电压为参考值，则式(24)可转化为下式
Figure BDA0002262495310000084
整理式(25)可得
a1 sinωt+a2cosωt＝0  (26)
式中
Figure BDA0002262495310000091
要使得式(26)成立，则
Figure BDA0002262495310000092
联立式(21)、(27)、(28)并整理可得
Figure BDA0002262495310000093
式中
Figure BDA0002262495310000094
其中
Figure BDA0002262495310000101
解式(29)可得
Figure BDA0002262495310000102
由此可得基频电流幅值为
Figure BDA0002262495310000103
其中
Figure BDA0002262495310000104
步骤S21:根据求得的基频电流幅值，求得各桥臂的电压电流的瞬时表达式以及各节点电压电流瞬时表达式，得到了当前***的运行状态。
进一步的，所述MMC可靠性指标包括MMC输出直流电压期望、直流电压纹波系数期望、MMC传输功率缺额期望及功率缺额概率期望、交流出口处电流谐波含量期望和桥臂环流含量期望。
进一步的，所述MMC输出直流电压期望具体为：
MMC输出直流电压Udc是由三相桥臂的输出直流电压并联而成，所以Udc可表示为
Udc(t)＝max{udca(t)，udcb(t)，udcc(t)}   (35)
式中，max{}表示取最大值；
对Udc进行傅里叶分解可得
Figure BDA0002262495310000111
其中，Udc0为直流分量，aksin(kωt+δk)为各次交流分量。
故MMC输出直流电压期望E(Udc)表示为
E(Udc)＝∑X∈SUdc0(X)p(X)  (37)。
其中，S为***所有状态的集合，X为一个***状态，Udc0(X)为X状态下直流母线上的直流分量，p(X)为X状态出现的概率(下同)。
进一步的，所述直流电压纹波系数期望具体为：
通过峰峰值的一半或者有效值表式纹波，则纹波大小Uw具体如下
Figure BDA0002262495310000112
其中，T为工频周期。
纹波系数ε为纹波与直流电压的比值，即
Figure BDA0002262495310000113
故MMC输出直流电压纹波系数期望E(ε)可表示为
E(ε)＝∑X∈Sε(X)p(X)  (40)。
其中，ε(X)为X状态下输出直流电压纹波系数。
进一步的，所述MMC传输功率缺额期望及功率缺额概率期望具体为：
MMC的实际传输功率可表示为直流母线电压Udc与直流母线电流Idc的乘积
P＝Udc·Idc  (41)
则MMC的功率缺额可表示为额定功率Pe与实际功率P的差值，即
Ploss＝Pe-P  (42)
因此MMC功率缺额期望E(Ploss)表示为
E(Ploss)＝∑X∈SPloss(X)p(X)  (43)
功率缺额概率ploss表示为
Figure BDA0002262495310000121
其中，Ploss(X)为X状态下的功率缺额。
进一步的，所述交流出口处电流谐波含量期望具体为：
Figure BDA0002262495310000131
式中，Ik表示交流出口处第k次谐波的电流幅值。
进一步的，所述桥臂环流含量期望具体为：
桥臂环流含量期望如下表示
Figure BDA0002262495310000132
其中，Icxk表示x相桥臂的k次环流幅值，Idc为桥臂额定直流电流值；
综合考虑三相桥臂环流含量，最终期望值为
E(TCD)＝max{Ea(TCD)，Eb(TCD)，Ec(TCD)}  (47)。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明考虑子模块故障对平均开关函数带来的影响，可靠性评价计算结果更准确。
2、本发明利用改进平均值模型对MMC进行状态分析：基于改进平均值模型，结合电力元件的电气特性以及基尔霍夫电压、电流等电路定律，对MMC的输出直流电压和电流、交流电压和电流以及桥臂内部环流进行求解，可以得到子模块故障下的MMC的运行状态。
附图说明
图1是本发明一实施例中MMC***a相交流出口处输出电压及其调制波；
图2是本发明一实施例中上、下桥臂投入的子模块数量分布图；
图3是本发明实施例中方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
请参照图3，本发明提供一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，包括以下步骤：
步骤S1:根据MMC存在子模块故障的运行状态下，子模块平均开关函数的表达式，构建到能够反映子模块故障的改进平均值模型；
步骤S2:基于改进平均值模型，结合电力元件的电气特性以及电路定律，对MMC的输出直流电压和电流、交流电压和电流以及桥臂内部环流进行求解，得到子模块故障下的MMC的运行状态；
步骤S3:构建MMC可靠性指标；
步骤S4:根据子模块故障下的MMC的运行状态，并基于MMC可靠性指标，评价MMC***可靠性。
在本实施例中，改进平均值模型构建具体如下：
以a相为例，可得到a相交流出口处的电压波形如图1所示，
图中，x相交流出口处的电压波形，其中x＝a，b，c，得到
uvx_ref和uvx分别为x相交流出口处的调制波与输出波，表达式分别为
uva_ref＝Umsin(ωt)  (1)
Figure BDA0002262495310000141
在式(2)中，m为调制比，Um为调制波的幅值，UC为每个子模块的工作电压，s为子模块的最大投入数量，
Figure BDA0002262495310000151
为投入k个子模块时所对应的调制波的相角，表达式如下
Figure BDA0002262495310000152
Figure BDA0002262495310000153
Figure BDA0002262495310000154
其中，m为调制比，N为单桥臂子模块数量，Udc为输出直流电压值。
不加环流抑制时各相上、下桥臂的参考电压upx_ref、unx_ref表达式为：
Figure BDA0002262495310000155
在NLM调制策略下，每一相上、下桥臂投入的子模块数量可由图2表示
以输出波uva为界限，上部为上桥臂投入子模块数量(图中画斜线部分)，下部为下桥臂投入子模块数量(图中空白部分)，从输出波为0时，上下桥臂投入子模块数量相等，都为N/2个，随着输出波增大，每上升一个Uc大小的值，下桥臂处于投入状态的子模块数量增加1个，上桥臂处于投入状态的子模块数量减小1个，依次类推直至输出波上升至波峰；当输出波从波峰开始减少时，上、下桥臂处于投入状态的子模块数量也随之变化，变化趋势与输出波增大的趋势相反。可以发现，在交流输出波波峰处，上桥臂仍有子模块处于投入状态，相应的下桥臂有子模块处于切除状态，这是由于调制比m引起的。
设x(x＝a，b，c)相上桥臂有Xpx个子模块发生故障，可得到体现故障子模块数量的桥臂投入子模块数量的瞬时表达式
Figure BDA0002262495310000161
将式(7)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure BDA0002262495310000162
其中
Figure BDA0002262495310000163
Figure BDA0002262495310000164
在式(10)中
Figure BDA0002262495310000171
γx为该相电压相角与a相电压相角差，对应a、b、c三相分别为0、120°、-120°。
同理，假设下桥臂有Xnx个子模块发生故障，则可得到下式
Figure BDA0002262495310000172
将式(12)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure BDA0002262495310000173
其中
Figure BDA0002262495310000174
Figure BDA0002262495310000175
通过式(8)和(13)可得到上下桥臂的平均开关函数为
Figure BDA0002262495310000181
在本实施例中，MMC运行状态求解具体如下：
设各相上、下桥臂电流ipx、inx由直流电流Idcpx、Idcnx以及各次谐波电流
Figure BDA0002262495310000182
组成，如下式所示：
Figure BDA0002262495310000183
式中，n为谐波次数，Ipxn、Inxn为各次谐波幅值，θpxn、θnxn为各次谐波的相角。
忽略三次及以上的高次谐波，并考虑到环流抑制策略抑制了二次谐波，则式(17)可转化为
Figure BDA0002262495310000184
电容电流的集合平均值为桥臂电流与平均开关函数的乘积，即
Figure BDA0002262495310000191
当***处于稳定运行状态时，电容电压处于动态平衡状态，故电容电流的直流分量为0，即
Figure BDA0002262495310000192
式(20)可改写为
Figure BDA0002262495310000193
则上桥臂电容电压集合平均值为
Figure BDA0002262495310000201
其中，C为子模块电容值，因此可以得到上桥臂的输出电压upx为
Figure BDA0002262495310000202
式中，upx_0、upx_1、upx_2、Vpx分别表示上桥臂输出电压的直流分量、基频分量、二次谐波分量和三次及以上高次谐波分量。
设交流***的电源电压为usx，桥臂电感为L，对上桥臂与交流侧通路的基波分量应用基尔霍夫电压定律可得
Figure BDA0002262495310000203
假设交流***电压相角超前MMC交流出口处电压相角为δ，并以MMC交流出口处电压为参考值，则式(24)可转化为下式
Figure BDA0002262495310000204
整理式(25)可得
a1 sinωt+a2cosωt＝0  (26)
式中
Figure BDA0002262495310000211
要使得式(26)成立，则
Figure BDA0002262495310000212
联立式(21)、(27)、(28)并整理可得
Figure BDA0002262495310000213
式中
Figure BDA0002262495310000214
其中
Figure BDA0002262495310000221
解式(29)可得
Figure BDA0002262495310000222
由此可得基频电流幅值为
Figure BDA0002262495310000223
其中
Figure BDA0002262495310000224
至此，通过MMC内部电流电压关系得到基频电流幅值，同理可得到a相下桥臂以及b、c两相的上、下桥臂基频电流幅值，进而可以得到MMC运行状态。将求得的基频电流幅值，代入前述的公式中，可以求得各桥臂的电压电流的瞬时表达式以及各节点电压电流瞬时表达式，也就得到了当前***的运行状态。
在本实施例中，通过前面所求的各桥臂以及各节点的电压电流表达式，可以得到子模块故障会对直流输出电压，交流出口处的电流以及桥臂上的环流产生影响，为了量化这些影响而提出如下指标：
1)MMC输出直流电压期望
MMC输出直流电压Udc是由MMC子模块的输出电压叠加支撑起来的，子模块发生故障将直接影响Udc，Udc的变化将会导致传输功率的变化，降低MMC功率传输的能力，故MMC输出直流电压可作为MMC可靠性评估中的一个指标。
MMC输出直流电压Udc是由三相桥臂的输出直流电压并联而成，所以Udc可表示为
Udc(t)＝max{udca(t)，udcb(t)，udcc(t)}  (35)
式中，max{}表示取最大值。
对Udc进行傅里叶分解可得
Figure BDA0002262495310000231
其中，Udc0为直流分量，aksin(kωt+δk)为各次交流分量。
故MMC输出直流电压期望E(Udc)可表示为
E(Udc)＝∑X∈SUdc0(X)p(X)  (37)
其中，S为***所有状态的集合，X为一个***状态，Udc0(X)为X状态下直流母线上的直流分量，p(X)为X状态出现的概率(下同)。
2)直流电压纹波系数期望
直流电压纹波系数反映直流电压波动情况，直流电压波动将导致传输功率的波动，影响直流侧的电能质量，并会加剧直流侧设备的损耗，减少其使用寿命，故直流电压纹波系数期望可作为评估MMC可靠性的指标。
纹波的表示方法可以通过峰峰值的一半或者有效值表示，本文采用峰峰值的一半表示。则纹波大小Uw的表达式如下
Figure BDA0002262495310000241
其中，T为工频周期。
纹波系数ε为纹波与直流电压的比值，即
Figure BDA0002262495310000242
故MMC输出直流电压纹波系数期望E(ε)可表示为
E(ε)＝∑X∈Sε(X)p(X)  (40)
其中，ε(X)为X状态下输出直流电压纹波系数。
3)MMC传输功率缺额期望及功率缺额概率期望
MMC的主要功能是实现交直流转换并传输功率，故传输功率也可以作为MMC可靠性评估的指标。
MMC的实际传输功率可表示为
P＝Udc·Idc  (41)
则MMC的功率缺额可表示为额定功率与实际功率的差值，即
Ploss＝Pe-P  (42)
因此MMC功率缺额期望E(Ploss)可表示为
E(Ploss)＝∑X∈SPloss(X)p(X)  (43)
功率缺额概率ploss可表示为
Figure BDA0002262495310000253
其中，Ploss(X)为X状态下的功率缺额。
4)交流出口处电流谐波含量期望
MMC故障所产生谐波对***的影响，其中对交流侧***影响至关重要，一定程度上可反映MMC的可靠性，因此交流出口处电流谐波含量期望可以作为MMC可靠性的一项指标。
Figure BDA0002262495310000251
式中，Ik表示交流出口处第k次谐波的电流幅值。
(5)桥臂环流含量期望
MMC故障所产生谐波可能只在MMC内部形成环流，因此桥臂环流含量期望亦可作为MMC可靠性的一项指标。
以a相为例，可得到桥臂环流含量期望如下表示
Figure BDA0002262495310000252
其中，Icak表示a相桥臂的k次环流幅值，Idc为桥臂额定直流电流值。综合考虑三相桥臂环流含量，可令最终期望值为
E(TCD)＝max{Ea(TCD)，Eb(TCD)，Ec(TCD)}  (47)
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1:根据MMC存在子模块故障的运行状态下，子模块平均开关函数的表达式，构建到能够反映子模块故障的改进平均值模型；
步骤S2:基于改进平均值模型，结合电力元件的电气特性以及电路定律，对MMC的输出直流电压和电流、交流电压和电流以及桥臂内部环流进行求解，得到子模块故障下的MMC的运行状态；
步骤S3:构建MMC可靠性指标；
步骤S4:根据子模块故障下的MMC的运行状态，并基于MMC可靠性指标，评价MMC***可靠性；
所述步骤S1具体为：
步骤S11:根据x相交流出口处的电压波形，其中x＝(a，b，c)，得到uvx_ref和uvx分别为x相交流出口处的调制波与输出波，表达式分别为：
uvx_ref＝Umsin(ωt)            (1)
Figure FDA0004019661980000011
在式(2)中，Um为调制波的幅值，UC为每个子模块的工作电压，s为子模块的最大投入数量，
Figure FDA0004019661980000021
为投入k个子模块时所对应的调制波的相角，表达式如下：
Figure FDA0004019661980000022
Figure FDA0004019661980000023
Figure FDA0004019661980000024
其中，m为调制比，N为单桥臂子模块数量，Udc为输出直流电压值；
不加环流抑制时各相上、下桥臂的参考电压upx_ref、unx_ref表达式为：
Figure FDA0004019661980000025
步骤S12:在NLM调制策略下，根据上、下桥臂投入的子模块数量分布图，获取每一相上、下桥臂投入的子模块数量；
步骤S13:设x相上桥臂有Xpx个子模块发生故障，得到体现故障子模块数量的上桥臂投入子模块数量的瞬时表达式
Figure FDA0004019661980000031
将式(7)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure FDA0004019661980000032
其中
Figure FDA0004019661980000033
Figure FDA0004019661980000034
在式(10)中
Figure FDA0004019661980000035
γx为该相电压相角与a相电压相角差，对应a、b、c三相分别为0、120°、-120°；
步骤S14:假设下桥臂有Xnx个子模块发生故障，则得到体现故障子模块数量的下桥臂投入子模块数量的瞬时表达式
Figure FDA0004019661980000041
将式(12)用傅里叶级数展开表示如下：
Figure FDA0004019661980000042
其中
Figure FDA0004019661980000043
Figure FDA0004019661980000044
通过式(8)和(13)可得到上下桥臂的改进平均开关函数Spx、Snx；
Figure FDA0004019661980000051
此即为改进的平均值模型。
2.根据权利要求1所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
步骤S21:设各相上、下桥臂电流ipx、inx由直流电流Idcpx、Idcnx以及各次谐波电流
Figure FDA0004019661980000052
组成，如下式所示：
Figure FDA0004019661980000053
式中，n′为谐波次数，Ipxn、Inxn为各次谐波幅值，θpxn、θnxn为各次谐波的相角；
步骤S22:忽略三次及以上的高次谐波，并考虑到环流抑制策略抑制了二次谐波，则式(17)可转化为
Figure FDA0004019661980000054
上、下桥臂电容电流的集合平均值iC_px、iC_nx为对应桥臂电流与平均开关函数的乘积，
Figure FDA0004019661980000061
步骤S23:当***处于稳定运行状态时，电容电压处于动态平衡状态，故电容电流的直流分量为0，即
Figure FDA0004019661980000062
式(20)可改写为
Figure FDA0004019661980000063
则上桥臂电容电压集合平均值为
Figure FDA0004019661980000071
其中，C为子模块电容值，因此可以得到上桥臂的输出电压upx为
Figure FDA0004019661980000072
式中，upx_0、upx_1、upx_2、Vpx分别表示上桥臂输出电压的直流分量、基频分量、二次谐波分量和三次及以上高次谐波分量；
步骤S24:设交流***的电源电压为usx，桥臂电感为L，对上桥臂与交流侧通路的基波分量应用基尔霍夫电压定律可得
Figure FDA0004019661980000073
设交流***电压相角超前MMC交流出口处电压相角为δ，并以MMC交流出口处电压为参考值，则式(24)可转化为下式
Figure FDA0004019661980000074
整理式(25)可得
a1sinωt+a2cosωt＝0           (26)
式中
Figure FDA0004019661980000081
要使得式(26)成立，则
Figure FDA0004019661980000082
联立式(21)、(27)、(28)并整理可得
Figure FDA0004019661980000083
式中
Figure FDA0004019661980000084
其中
Figure FDA0004019661980000091
解式(29)可得
Figure FDA0004019661980000092
由此可得基频电流幅值为
Figure FDA0004019661980000093
其中
Figure FDA0004019661980000094
步骤S21:根据求得的基频电流幅值，求得各桥臂的电压电流的瞬时表达式以及各节点电压电流瞬时表达式，得到了当前***的运行状态。
3.根据权利要求1-2任一所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于：所述MMC可靠性指标包括MMC输出直流电压期望、直流电压纹波系数期望、MMC传输功率缺额期望及功率缺额概率期望、交流出口处电流谐波含量期望和桥臂环流含量期望。
4.根据权利要求3所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述MMC输出直流电压期望具体为：
MMC输出直流电压Udc是由三相桥臂的输出直流电压并联而成，所以Udc可表示为
Udc(t)＝max{udca(t)，udcb(t)，udcc(t)}       (35)
式中，max{}表示取最大值；
对Udc进行傅里叶分解可得
Figure FDA0004019661980000101
其中，Udc0为直流分量，aksin(kωt+δk)为各次交流分量；
故MMC输出直流电压期望E(Udc)表示为
E(Udc)＝∑X∈SUdc0(X)p(X)  (37)；
其中，S为***所有状态的集合，X为一个***状态，Udc0(X)为X状态下直流母线上的直流分量，p(X)为X状态出现的概率。
5.根据权利要求3所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述直流电压纹波系数期望具体为：
通过峰值的一半或者有效值表式纹波，则纹波大小Uw具体如下
Figure FDA0004019661980000102
其中，T为工频周期；
纹波系数ε为纹波与直流电压的比值，即
Figure FDA0004019661980000103
故MMC输出直流电压纹波系数期望E(ε)可表示为
E(ε)＝∑X∈Sε(X)p(X)  (40)；
其中，ε(X)为X状态下输出直流电压纹波系数。
6.根据权利要求3所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述MMC传输功率缺额期望及功率缺额概率期望具体为：
MMC的实际传输功率可表示为直流母线电压Udc与直流母线电流Idc的乘积
P＝Udc·Idc  (41)
则MMC的功率缺额可表示为额定功率Pe与实际功率P的差值，即
Ploss＝Pe-P  (42)
因此MMC功率缺额期望E(Ploss)表示为
E(Ploss)＝∑X∈SPloss(X)p(X)  (43)
功率缺额概率Ploss表示为
Figure FDA0004019661980000111
其中，Ploss(X)为X状态下的功率缺额。
7.根据权利要求3所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述交流出口处电流谐波含量期望具体为：
Figure FDA0004019661980000121
式中，Ik表示交流出口处第k次谐波的电流幅值。
8.根据权利要求3所述的基于改进平均值模型的MMC可靠性分析方法，其特征在于，所述桥臂环流含量期望具体为：
桥臂环流含量期望如下表示
Figure FDA0004019661980000122
其中，Icxk表示x相桥臂的k次环流幅值，Idc为桥臂额定直流电流值；
综合考虑三相桥臂环流含量，最终期望值为
E(TCD)＝max{Ea(TCD)，Eb(TCD)，Ec(TCD)}    (47)。
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