[發明專利]一種基于MMC換流閥調制波的三次諧波含量值優化計算方法

有效

• 申請號: 201710113871.8
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106655851B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 榮飛;黃韜;饒宏;黃守道;周保榮
• 申請（專利權）人: 湖南大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 楊萍

本發明提出了一種基于MMC換流閥調制波的三次諧波含量值優化計算方法。首先計算出MMC換流閥的通態損耗，然后計算出MMC換流閥的開關損耗，得出MMC換流閥總損耗與三次諧波含量的關系式；其次，計算出MMC換流閥的冗余度，得出冗余度與三次諧波含量的關系式；最后以兩個關系式為目標，進行多目標優化，得到最優的三次諧波含量值。本發明在通過優化計算三次諧波含量值，可以兼MMC換流閥的損耗和冗余度，從整體上提高MMC換流閥的可靠性和經濟性。

技術領域

本發明專利屬于柔性直流輸電系統領域，特別涉及基于MMC換流閥調制波的三次諧波含量值優化計算方法。

背景技術

柔性直流輸電技術是構建靈活、堅強、高效電網和充分利用可再生能源的有效途徑，代表著直流輸電的未來發展方向，已成為新一代智能電網的關鍵技術之一。模塊化多電平換流閥(modular multilevel converter，MMC)具有易于實現多電平輸出，模塊化設計等優點，已經成為了VSC-HVDC(Voltage source converter，HVDC)領域最受關注的換流閥拓撲結構之一。損耗不僅是柔性直流輸電系統的一個重要評價指標，而且對于換流閥散熱器設計和器件選型也起著關鍵的作用。

隨著電壓等級的升高，功率模塊數量將大幅提升，長期運行情況下，功率模塊故障是不可避免的，為避免其影響系統的正常運行，需要配置冗余模塊。冗余子模塊數量，配置越多，系統可靠性越高，但成本也越高，且冗余子模塊利用率較低，不經濟；配置越少，成本較低，但是系統的可靠性得不到保障。因此，合理、有效地配置冗余子模塊數量十分重要。MMC由多個子模塊構成，如果有1個或多個子模塊發生故障，將會嚴重影響MMC的正常運行，冗余模塊的配置能夠解決這一問題。當某個工作子模塊發生故障時，通過開關將其旁路后投入冗余模塊，代替其工作，避免了系統停運，提高了系統可靠性和工作效率。并且MMC也會帶來較大的損耗，降低MMC的損耗一直是工程上面所關心的問題。基于上述問題，有必要設計一種兼顧系統冗余度和損耗的優化計算方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提出了一種基于MMC換流閥調制波的三次諧波含量值優化計算方法，采用遺傳算法得到了損耗和冗余最優配置時的三次諧波含量值。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案如下：

一種基于MMC換流閥調制波的三次諧波含量優化計算方法，所述的MMC換流閥采用三相六橋臂拓撲結構，每相包括上、下兩個橋臂，每個橋臂由N個SM子模塊和1個電感L串聯而成，每個橋臂的N個SM子模塊從上到下依次標號為SM₁、SM₂……SM_N，上、下橋臂連接點引出相線；三條相線接入公共電網；N＝round(U_dc/U_SM)，round()表示取整函數，U_dc為MMC換流閥直流母線額定電壓，U_SM為SM子模塊額定電壓；其特征在于，三次諧波含量優化計算方法的步驟為：首先計算出MMC換流閥的通態損耗，然后計算出MMC換流閥的開關損耗，得出MMC換流閥總損耗與三次諧波含量的關系式；其次，計算出MMC換流閥的冗余度，得出冗余度與三次諧波含量的關系式；最后以兩個關系式為目標，進行多目標優化，得到最優的三次諧波含量值。

進一步地，所述計算MMC換流閥的通態損耗的公式為：

其中：

i_pa(t)＝S/(3U_dc)+2Scos(ωt)/(3U_dc)

n_pa(t)＝(U_dc-U_dc(cos(ωt)-k cos(3ωt)))/(2U_SM)