技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性輸電領(lǐng)域，具體涉及一種基于不等式約束的輔助電容分布式半橋MMC自均壓拓?fù)洹?

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器MMC是未來直流輸電技術(shù)的發(fā)展方向，MMC采用子模塊(Sub-module，SM)級(jí)聯(lián)的方式構(gòu)造換流閥，避免了大量器件的直接串聯(lián)，降低了對(duì)器件一致性的要求，同時(shí)便于擴(kuò)容及冗余配置。隨著電平數(shù)的升高，輸出波形接近正弦，能有效避開低電平VSC-HVDC的缺陷。

半橋MMC由半橋子模塊組合而成，半橋子模塊由2個(gè)IGBT模塊，1個(gè)子模塊電容，1個(gè)晶閘管及1個(gè)機(jī)械開關(guān)構(gòu)成，成本低，運(yùn)行損耗小。

與兩電平、三電平VSC不同，半橋MMC的直流側(cè)電壓并非由一個(gè)大電容支撐，而是由一系列相互獨(dú)立的懸浮子模塊電容串聯(lián)支撐。為了保證交流側(cè)電壓輸出的波形質(zhì)量和保證模塊中各功率半導(dǎo)體器件承受相同的應(yīng)力，也為了更好的支撐直流電壓，減小相間環(huán)流，必須保證子模塊電容電壓在橋臂功率的周期性流動(dòng)中處在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。

基于電容電壓排序的排序均壓算法是目前解決半橋MMC中半橋子模塊電容電壓均衡問題的主流思路，這一方案良好的均壓效果在仿真和實(shí)踐中都能得到驗(yàn)證，但是也在不斷地暴露著它的一些固有缺陷。首先，排序功能的實(shí)現(xiàn)必須依賴電容電壓的毫秒級(jí)采樣，需要大量的傳感器以及光纖通道加以配合；其次，當(dāng)半橋子模塊數(shù)目增加時(shí)，電容電壓排序的運(yùn)算量迅速增大，為控制器的硬件設(shè)計(jì)帶來巨大挑戰(zhàn)；此外，排序均壓算法的實(shí)現(xiàn)對(duì)子模塊的開斷頻率有很高的要求，開斷頻率與均壓效果緊密相關(guān)，在實(shí)踐過程中，可能因?yàn)榫鶋盒Ч南拗疲坏貌惶岣咦幽K的觸發(fā)頻率，進(jìn)而帶來?yè)Q流器損耗的增加。

文獻(xiàn)“ADC-LinkVoltageSelf-BalanceMethodforaDiode-ClampedModularMultilevelConverterWithMinimumNumberofVoltageSensors”，提出了一種依靠鉗位二極管和變壓器來實(shí)現(xiàn)MMC子模塊電容電壓均衡的思路。但該方案在設(shè)計(jì)上一定程度破壞了子模塊的模塊化特性，子模塊電容能量交換通道也局限在相內(nèi)，沒能充分利用MMC的既有結(jié)構(gòu)，三個(gè)變壓器的引入在使控制策略復(fù)雜化的同時(shí)也會(huì)帶來較大的改造成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種經(jīng)濟(jì)的，模塊化的，不依賴均壓算法，同時(shí)能相應(yīng)降低子模塊觸發(fā)頻率和電容容值的半橋MMC自均壓拓?fù)洹?

本發(fā)明具體的構(gòu)成方式如下。

基于不等式約束的輔助電容分布式半橋MMC自均壓拓?fù)洌ㄓ葾、B、C三相構(gòu)成的半橋MMC模型，A、B、C三相分別由2N個(gè)半橋子模塊，2個(gè)橋臂電抗器串聯(lián)而成；包括由6N個(gè)機(jī)械開關(guān)，6N+11個(gè)鉗位二極管，8個(gè)輔助電容，4個(gè)輔助IGBT模塊組成的自均壓輔助回路。