[發明專利]一種柔性直流輸電系統中MMC換流閥控制頻率優化方法

在審

• 申請號: 201710114589.1
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106911257A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 榮飛;李文君;饒宏;黃守道;周保榮;王海寧
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02J3/36
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 楊萍

1.一種柔性直流輸電系統中MMC換流閥控制頻率優化方法，所述的MMC換流閥采用三相六橋臂拓撲結構，每個橋臂均由N個結構相同的子模塊和1個橋臂電感L串聯組成；

其特征在于，所述MMC換流閥控制頻率優化方法的步驟為：首先，計算MMC換流閥總損耗率與控制頻率的函數表達式和MMC換流閥的諧波畸變率與控制頻率的函數表達式，然后，采用線性加權和法將這兩個函數表達式轉化為單目標函數；最后，采用遺傳算法進行優化，得到優化的控制頻率；

所述計算MMC換流閥總損耗率與控制頻率的函數表達式包括以下步驟：

1)計算MMC換流閥的通態損耗P_con：

其中，

其中，T₀為工頻周期，f為控制頻率，S為MMC換流閥額定容量，為MMC換流閥額定功率因數角；ω為MMC換流閥交流側電壓基波角速度；U_dc為MMC換流閥直流側額定電壓，U_SM為MMC換流閥子模塊電壓額定值，N等于round(U_dc/U_SM)，U_CE0為IGBT的通態電壓偏置，r_ce為IGBT的通態電阻；U_f0為二極管通態電壓偏置，r_f為二極管通態電阻；根據器件廠商給出的數據，U_CE0、r_ce、U_f0和r_f能通過IGBT的數據手冊獲得；round()函數表示取整；

2)計算MMC換流閥的必要開關損耗P_MMCsw：

其中，

其中，P_IGBTon(k/f)表示IGBT的開通損耗，P_IGBToff(k/f)表示IGBT的關斷損耗，P_Dioderec(k/f)表示二極管的反向恢復損耗；a₁、b₁和c₁是IGBT開通損耗系數；a₂、b₂、c₂是IGBT關斷損耗系數；a₃、b₃和c₃是二極管的反向恢復損耗系數；a₁、b₁、c₁、a₂、b₂、c₂、a₃、b₃和c₃均能從IGBT的數據手冊中獲得；

3)計算MMC換流閥的附加開關損耗P_addsw：

式中，η為均壓控制率；

4)計算MMC換流閥的總損耗率L(f)：

2.根據權利要求1所述的柔性直流輸電系統中MMC換流閥控制頻率優化方法，其特征在于，所述MMC換流閥的諧波畸變率與控制頻率的函數表達式為：

其中，N_h為需要考慮的最高諧波次數，D_n為第n次諧波畸變率，ω₀為工頻角頻率。

3.根據權利要求2所述的柔性直流輸電系統中MMC換流閥控制頻率優化方法，其特征在于，所述采用線性加權和法得到的單目標函數為：

F(f)＝w₁L(f)+w₂T(f)

其中，權系數w₁和w₂為：

D為控制頻率f的取值范圍，D＝{f|1000≤f≤8000}。