[發明專利]一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法

有效

• 申請號: 201410156057.0
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN104269838A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張群;郝俊芳;嚴兵;趙倩;陳朋;張愛玲
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許繼電氣股份有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，屬于電力電子及用戶電力技術領域。

背景技術

相對于傳統的柔性直流輸電系統（基于IGBT串聯技術），基于模塊化多電平換流器(modularmultilevelconverter,MMC)的柔性直流輸電系統因其結構簡單，易于工程實施等特點在近年來引起了國內外專家學者的廣泛關注。

MMC拓撲結構中一個重要的特點是將儲能電容放到了串聯的子模塊當中。這帶來了一系列的問題，比如由于橋臂電流的存在，使得各個子模塊的電容電壓時刻在變化，如何保持每個子模塊的電容電壓穩定成為一個技術難點，且隨著電平數的增多，傳統高壓直流的閥基電子設備已不適用，故需增加專門的閥級控制來實現子模塊電容電壓的均衡控制。由于電平數很高的情況下，閥級控制器需在短時間內處理大量數據，故還需將調制算法、排序算法和選擇算法協同考慮，以達到降低控制周期的目的。由于柔性直流輸電系統拓撲結構上的對稱性，閥級控制算法適用于整流側和逆變側，且可以根據不同電平數的柔性直流輸電系統進行靈活調整，隨著電平數的增多，并不會明顯增加閥級控制器的控制周期。

發明內容

本發明的目的是提供一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，以解決目前閥級控制過程在電平數很高的情況下需要在短時間內處理大量數據的問題。

本發明為解決上述技術問題而提供1.一種柔性直流輸電系統的閥級控制方法，其特征在于，該閥級控制方法的步驟如下：

1）根據柔性直流輸電系統中閥級設備極控下發的信號，確定閥級設備各相上下橋臂實際投入的子模塊數Nu和N1，Nu表示上橋臂應投入的子模塊數，N1表示下橋臂投入的子模塊數；

2）將接收到的閥級設備各相上下橋臂的子模塊電容電壓分別按照從小到大的順序進行排序；

3）根據橋臂電流方向和電壓排序結果，選擇投入相應的子模塊個數，如果橋臂的電流方向為充電電流，則投入電容電壓較低的Nu或N1個子模塊，如果橋臂的電流方向為放電電流，則投入電容電壓較高的Nu或N1個子模塊。

所述的步驟1）中換流閥各相上下橋臂實際投入的子模塊數的計算過程如下：

A.將閥級設備極控下發的調制信號Mod_refj,j=a,b,c擴大N/2倍，即其中N為一個橋臂不含冗余模塊對應的子模塊總數，j代表相；

B.將Mod_step1信號向上偏移N/2，即

C.將Mod_step2信號取整，得到上橋臂投入子模塊數Nuj，由于在柔性直流輸電系統中Nuj+Nlj=N，故下橋臂投入子模塊數Nlj=N-Nuj，即

N_uj=round(Mod_step2)

N_lj=N-N_uj

其中Nuj代表j相的上橋臂投入的子模塊數，Nlj代表j相的下橋臂投入的子模塊數。

所述步驟2）中對每相上下橋臂子模塊電容電壓的排序過程如下：

a.分別查看各個子模塊電容電壓，將比其電容電壓小的子模塊的個數記錄下來，得到序號M1、M2、M3…MN；

b.將得到的序號M1、M2、M3…MN的大小進行排序。

所述步驟3）中選擇投入相應的子模塊過程如下：

如果橋臂上的電流方向為充電電流時，投入排序過程中序號比Nu或N1小的子模塊，即電容電壓較低的子模塊，若為放電電流，選擇算法投入排序算法序號中比（N-Nu）或（N-N1）大的子模塊，即電容電壓較高的子模塊。

所述排序過程可根據應用電平數的不同既可以串行執行也可以并行執行。

本發明的有益效果是:本發明通過將閥級設備接收到的三相調制信號，經過相關運算得到上下橋臂應該投入的子模塊數，然后將采集回來的子模塊電容電壓值按照從小到大的順序進行排序，最后判斷橋臂電流的方向，如果是充電電流則投入電容電壓較小的子模塊，如果是放電電流則投入電容電壓較大的子模塊。本發明的閥級控制方法能夠在明顯降低排序算法所占用時間的同時保持電容電壓均衡，保證閥級控制周期達到微秒級的水平下，能夠有效的維持所有橋臂子模塊電容電壓處于同一水平，且交流輸出電壓諧波含量低，有利于減少系統的損失，也降低了工程造價。

附圖說明

圖1是本發明實施例中的柔性直流輸電系統的基本結構圖；

圖2是本發明柔性直流輸電系統的閥級控制方法原理圖；

圖3是本發明實施例中調制算法給出的投入子模塊數的波形示意圖；