[發明專利]模塊化多電平變流器上下橋臂功率不平衡控制方法

有效

• 申請號: 201710106402.3
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN106602911B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張興;劉萍;王付勝;劉亮;呂袆林
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/515
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種基于橋臂環流注入的有源子模塊MMC上下橋臂不平衡控制方法。在MMC系統中包含帶有光伏電池板的子模塊、直流電網和三相交流電網三個端。本發明提供的控制方法包括子模塊輸出功率的獲取，根據系統功率分配指令分別進行三端功率控制，并且在每相的上下橋臂的功率指令不相等時，分別根據每一相的上下橋臂功率不平衡情況通過在各相的橋臂中注入基頻環流進行功率跟蹤，可以使系統能夠按預定上下橋臂功率指令穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種MMC拓撲結構中子模塊為有源模塊的上下橋臂功率不平衡時的控制方法。

背景技術

模塊化多電平變流器(Modular Multilevel Converter，MMC)最早由德國的R.Marquardt等學者提出。該拓撲的橋臂采用了半橋子模塊的級聯結構，在避免了大量開關器件直接串聯的同時，獲得了多電平的輸出特性。相對于常用的二極管中性點箝位型(Neutral Point Clamped，NPC)多電平換流器和飛跨電容(Flying Capacitor，FC)型多電平換流器而言，MMC具有以下優點：

(1)采用模塊化結構，無須增加箝位二極管或飛跨電容器；

(2)單個子模塊承受的電壓相對較低且無須開關器件的直接串聯；

(3)由于MMC輸出電平數較多，因此可以在較低的開關頻率下獲得低諧波的輸出特性，且開關損耗較??；

(4)具有模塊化、冗余、易擴展的特點，適合高壓大功率變流器應用。

近年來MMC已廣泛應用與高壓直流輸電，海上風力發電并網等場合，子模塊的拓撲結構也具有多樣性，有半橋子模塊(Half-Bridge Sub-Module，HBSM)、全橋子模塊(Full-Bridge Sub-Module，FBSM)以及雙箝位型子模塊(Clamp-Double Sub-Module，CDSM)等等，并且有多種子模塊的混合連接。隨著MMC應用的快讀發展，子模塊端近年也由無源發展為有源，子模塊端可以接風電、電動汽車、儲能模塊以及光伏模塊等，子模塊的有源端與子模塊的連接處也有不同的方式，AC/DC，DC/DC，隔離或者非隔離等方式。

分布式發電與級聯式多電平的結合既可以提高實現各個子模塊單元的獨立控制，在大型光伏并網發電系統中，光伏陣列的數量數以萬計，最大限度地提高光伏陣列的太陽能利用率，讓其盡可能工作在最大功率狀態，將會大幅度提高光伏系統的發電效率，且多電平逆變器又可以實現多電平電壓輸出改善并網質量。