[發明專利]一種基于查表法的分層分段式電容平衡控制方法

有效

• 申請號: 201210535509.7
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103036210A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 姜喜瑞;高陽;王韌秋;楊兵建;賀之淵
• 申請（專利權）人: 國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;遼寧省電力有限公司大連供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種基于查表法的分層分段式電容平衡控制方法。

背景技術

當前，基于全控型電力電子器件IGBT的各種電力電子電路已經越來越多地應用于電力系統、機車牽引、航空航天等領域。隨著電力電子技術及材料、制造工藝的發展，IGBT器件的通流能力也越來越強，使其在直流輸電領域也得到重要的發揮空間，直接促進了柔性直流輸電技術的誕生和發展。與傳統的高壓直流輸電技術不同，柔性直流輸電換流器以由IGBT串聯構成的高壓換流閥替代了晶閘管串聯換流閥，形成了電壓源型的柔性直流換流器。柔性直流輸電可以實現向遠距離的中小型孤立、弱負荷進行供電；可以進行獨立、準確、靈活的有功/無功功率控制，提高系統潮流傳輸的經濟性和穩定性；在潮流反轉時直流電壓極性不變，方便構成多端直流輸電系統；在相聯系統短路時不增加系統的短路容量，有利于限制短路電流，阻止系統的故障擴散；可以提供無功支持和頻率控制，用于風電場和分布式發電等可再生能源并網有著特殊的優勢；在相聯電網故障后能夠提供黑啟動電源，加快電網故障后的快速恢復能力；換流站占地面積相對于普通直流大為減小。

柔性直流輸電技術豐富的性能優勢吸引了眾多科研技術人員投入到相關的研究及實踐工作中，其靈活的控制性能也使得柔性直流的控制保護方法和控制保護裝置成為了柔性直流技術的研究熱點。在基于模塊化多電平換流器拓撲結構的柔性直流的控制中，對換流器子模塊內部的控制保護是整個控制保護系統中一個非常重要的環節。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于查表法的分層分段式電容平衡控制方法，分層分段式的采集處理結構解決了閥基控制設備對對大規模子模塊信息的采集能力限制的問題，橋臂整體的電壓平衡策略承擔了宏觀意義上的平衡效果，使每段子模塊的平衡控制更為有效合理。查表法根據預先制定的投切狀況，將投切決策規則事先制訂成表格形式，將所有運行情況歸納于不同情況的決策輸出，使任務處理簡單快捷；針對于各種不同的控制目標，可以通過側重比重制定出不同的脈沖分配表，再加上附加開關點的設置，使橋臂子模塊電容電壓得到穩定運行的同時，降低開關頻率。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

提供一種基于查表法的分層分段式電容平衡控制方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：確定各分段電壓平均值；

步驟2：各分段電壓平均值進行排序；

步驟3：確定橋臂需要投入的子模塊數M；

步驟4：確定脈沖分配表所需的分配數值T；

步驟5：確定各分段所需投切子模塊的動作值,向各橋臂分段控制單元下發子模塊決策動作信息。

所述步驟1中，橋臂分段控制單元采集子模塊電壓信息，并對所有子模塊電壓求平均值，提取得到各分段電壓平均值。

所述步驟2中，橋臂匯總控制單元通過冒泡法將各分段電壓平均值進行排序，從大到小分依次為第一分段、第二分段、……、第N-1分段和第N分段。

所述步驟3包括以下步驟：

步驟3-1：環流控制單元周期獲取控制保護系統發送的系統調制信息，通過環流抑制算法得到每個橋臂的調制信息，并發送給各橋臂匯總控制單元；

步驟3-2：橋臂匯總控制單元將接收的橋臂調制信息進行提取，得到當前時刻此橋臂需要投入的子模塊數M。

所述步驟4中，設每個分段每個周期最大投入/切出子模塊的數量為I，將此橋臂需要投入的子模塊數M對于此橋臂分段個數N取余數，脈沖分配表所需的分配數值T=（M%N）+(I-1)*N。

所述脈沖分配表依據各分段電壓反饋、電流方向以及附加開關點設置，對整個橋臂各分段在此時刻需要投切子模塊的預先進行分配。

所述步驟5中，根據電流方向、分配數值T以及各分段平均電壓大小的順序，按照脈沖分配表進行索引，得到各分段所需投切子模塊的動作值。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

1、在大容量MMC柔性直流輸電系統中，換流閥橋臂級聯數大，分層分段式的采集處理結構解決了閥基控制設備對對大規模子模塊信息的采集能力限制的問題，橋臂整體的電壓平衡策略承擔了宏觀意義上的平衡效果，使每段子模塊的平衡控制更為有效合理；

2、查表法根據預先制定的投切狀況，將投切決策規則事先制訂成表格形式，將所有運行情況歸納于不同情況的決策輸出，使任務處理簡單快捷；保證了策略運行的速度，使龐大的信息處理得到了極為方便簡捷的方式完成，提高了系統可靠性；