[發明專利]一種基于并聯諧振的MMC環流抑制策略

無效

• 申請號: 201310151079.3
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103199725A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 梅軍;鄭建勇;杜曉舟;吉宇;韓少華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/49
• 分類號: H02M7/49
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王劍

技術領域

本發明涉及電力電子在電力系統中的應用領域，尤其涉及一種模塊化多電平換流器的環流抑制方法。??

背景技術

模塊化多電平換流器（MMC）是一種新型的多電平電壓變換電路，它通過將多個子模塊級聯的方式，可以疊加輸出很高的電壓。相比較于傳統的多電平拓撲結構，改拓撲結構并且具有輸出諧波少、模塊化程度高等特點，因而在電力系統中具有廣泛的應用前景。?

相對于以往的多電平變流器，MMC擁有許多優點，但同時也帶來了一些新的問題。其中最重要的問題之一就是會在上下橋臂之間產生環流，從而對變流器的運行產生影響。變流器中的環流的出現，會導致輸出波形發生畸變、橋臂損耗增大、系統穩定性下降等問題。橋臂上環流的產生，只要是由于MMC中子模塊電容電壓的波動以及橋臂上限流電感的分壓作用所產生的。對于環流的成分，國內外已經有很多的學者已經做了很多相關的研究，并已經證實環流中的主要成分為二次諧波，占到了環流成分的90%以上。因此，對于環流的抑制，主要就是對環流中二次諧波分量的抑制。?

在環流的抑制方面，目前也有很多的文章介紹了這方面的成果。但是這些文章主要都是針對于環流控制器方面的設計與研究，這些設計方案偏向于對調制波的補償，主要是通過軟件算法實現，實現比較復雜、反應速度較慢，而且會導致系統的魯棒性能下降。在抑制環流的方法上，通過改變主電路拓撲來抑制環流，也即使用硬件的方法抑制環流，是一種更為有效的選擇。但是，當前關于這方面的研究成果卻幾乎沒有。?

因此，發明一種基于改變變流器主電路拓撲結構的方法來抑制系統中的環流，就顯得尤為重要。?

發明內容

本發明的目的是為了解決MMC結構中的環流的抑制問題，本發明從改變主電路拓撲結構入手，通過在橋臂上串聯二次諧振電路，從而很好的實現了對于二次環流的抑制。該方案的使用了僅僅使用了電感和電容、實現方便，系統穩定性高，成本也較為低廉。該方法不需要改變調制與控制電路，相比較于傳統的使用控制器的方法，該方法具有響應速度快、魯棒性能強和抑制效果好等特點。?

為實現這一目的，本發明通過下述技術方案解決：?

本發明的模塊化多電平換流器的環流抑制方法，其特點在于，使用電感和LC并聯電路串聯，從而在硬件電路中解決了環流抑制的問題。該環流抑制器主要包括兩個部分，即串聯在橋臂上的電感和LC諧振電路。

MMC的每相使用兩個LC諧振電路，并將它們分別串聯在MMC的上、下橋臂上，取代傳統的MMC變流器電路中橋臂上原有的限流電感的位置。在并聯回路的外部在串聯一個電感器，用于調整基波流過時電路的等效電抗。通過調整諧振電路中的L1和C，以及串聯的電感器L2，就可以實現對電路參數的靈活調節。通過對以上三個變量進行調節，使得在該電路取代原有的限流電感后：在基波流過該電路時，電路的等效電抗與原有的限流電感的值相等；在二次諧波流過該電路時，?LC并聯回路發生諧振，從而等效于很大的阻感，進而限制二次諧波的流通。?

附圖說明

圖1是未采用環流抑制器時的傳統的MMC結構圖；?

圖2是采用該方案時的MMC結構圖；

圖3是采用該方案時的環流抑制器電路原理圖；

圖4是采用該方案前后的環流波形對比圖。?

具體實施方案

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步的具體說明。?

）使用了本發明中所介紹的環流抑制方法后的MMC電路結構如圖2所示。與圖1所示的原有的MMC電路相比較，就可以發現該方案的對電路拓撲的修改主要就是將傳統的MMC變流器電路中橋臂上原有的限流電感L0換成了圖3所示的電路。由于環流的主要成分為二次諧波分量，所以通過調整LC并聯回路，使其在二次諧波流經時發生并聯諧振，即可有效地抑制橋臂上流過的二次諧波。該方案的電路圖如圖3所示，A、B為該環流抑制電路串聯到橋臂上的兩個連接點（取電流由A流向B為正方向），C和L1構成并聯諧振電路，L2是串聯電感。通過計算，保持其在基波流過的時候，電路的等效電抗為L0，在二次諧波流過時，LC回路發生諧振。其中C，L1，L2為可變量。設基波頻率為f，則參數的選擇需滿足以下等式：?

?????????????????????????（1）

??????????????????????（2）

其中，，，。

在這種情況下，可以得到橋臂電流中N次()電流流過該環流抑制電路時的等效阻抗表達式：?

?????????????（3）