[發(fā)明專利]一種模塊化多電平換流器橋臂不對稱的控制方法

無效

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• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103269172A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 胡鵬飛;江道灼;郭捷;梁一橋;周月賓;林志勇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本發(fā)明涉及電力電子和直流輸電領域，尤其涉及一種模塊化多電平換流器橋臂不對稱情況下的控制方法。

技術背景

隨著風電、太陽能等可再生能源的發(fā)展，這些分布式能源接入電網(wǎng)的研究也越來越深入，這些發(fā)電方式具有隨機性強、遠離主干電網(wǎng)等特點。柔性直流輸電系統(tǒng)具有有功無功快速解耦控制的能力、交流系統(tǒng)短路電流限制能力等優(yōu)點，是一種很好的可再生能源并網(wǎng)方式。

模塊化多電平換流器是近年來出現(xiàn)的一種新穎的適用于柔性直流輸電的換流器。模塊化多電平換流器由6個橋臂組成，每個橋臂由一定數(shù)量的子模塊和橋臂電抗器串聯(lián)組成，通過控制每個橋臂投入、切除子模塊的個數(shù)，使交流側的輸出電壓逼近交流正弦電壓，直流側的輸出電壓逼近直流電壓，實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

模塊化多電平換流器正常運行時6個橋臂子模塊個數(shù)相等，稱為橋臂對稱狀態(tài)，6個橋臂子模塊個數(shù)不完全相等，稱為橋臂不對稱狀態(tài)。橋臂不對稱狀態(tài)一般是由于某個（些）橋臂有部分子模塊故障而被旁路，導致其子模塊數(shù)少于其他橋臂。橋臂的不對稱將導致模塊化多電平換流器三相環(huán)流不對稱和直流電流波動。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的旨在針對現(xiàn)有技術的不足，提出了一種模塊化多電平換流器橋臂不對稱的控制方法，

一種模塊化多電平換流器橋臂不對稱的控制方法，所述的模塊化多電平換流器由6個橋臂組成，每個橋臂由子模塊和橋臂電抗器串聯(lián)組成，通過控制每個橋臂投入、切除子模塊的個數(shù)，使交流側的輸出電壓逼近交流正弦電壓，直流側的輸出電壓逼近直流電壓；當6個橋臂子模塊個數(shù)不完全相等時，控制步驟如下：

1）設6個橋臂中的任一橋臂子模塊電容容值為C，橋臂額定子模塊數(shù)為N_rated，橋臂子模塊電容電壓額定指令值U_Crated，橋臂額定平均能量為W_rated：Wrated=0.5CNratedUCrated2;]]>

2）設6個橋臂中的任一橋臂實際子模塊數(shù)N，電容電壓實際指令值U_C，橋臂實際平均能量為W：

3）根據(jù)橋臂實際平均能量等于額定平均能量，電容電壓實際指令值U_C計算可得：UC=NratedNUCrated;]]>

4）設橋臂電壓指令值為U_arm，則橋臂需要投入的實際子模塊數(shù)N_arm：N_arm＝U_armU_C。

4）中所述的橋臂電壓指令值U_arm為DSP或NI?Compactrio控制器產生的橋臂電壓指令值；4）中所述的N_arm為DSP或NI?Compactrio控制器產生的橋臂實際需要投入的子模塊數(shù)。

本發(fā)明的有益效果：

模塊化多電平換流器中包含大量子模塊，子模塊故障的概率很高，所以模塊化多電平換流器容易出現(xiàn)橋臂不對稱的現(xiàn)象（即某一個或幾個橋臂的子模塊數(shù)和其他橋臂不相等）。當橋臂不對稱時，模塊化多電平換流器的直流電流會產生一個波動分量，導致直流側損耗和諧波增大，本發(fā)明專利能有效的抑制模塊化多電平換流器橋臂不對稱帶來的直流電流波動，減低了損耗和諧波。

附圖說明

圖1是模塊化多電平換流器的結構示意圖。

圖2是橋臂子模塊的結構示意圖。

圖3是模塊化多電平換流器橋臂不對稱的控制方法的控制框圖。

圖4是模塊化多電平換流器橋臂不對稱的控制方法的效果示意圖。