[發明專利]穩態負電平輸出下混合型MMC子模塊電容參數的獲取方法

有效

• 申請號: 201710570378.9
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107342697B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 林磊;林藝哲;徐晨;胡家兵
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種穩態負電平輸出下混合型MMC子模塊電容參數的獲取方法，包括根據混合型MMC橋臂電壓調制波獲得電壓調制波的第一過零點、電壓調制波的第二過零點、橋臂電流的第一過零點以及橋臂電流的第二過零點，并以橋臂電壓調制波的第一過零點為起點確定周期終點；根據混合型MMC橋臂電壓調制波、實際功率因數以及電壓調制比分析兩種子模塊電容四個階段電壓波動情況，分析并判斷子模塊電容電壓波動類型并計算子模塊電容儲能變化最大值；根據兩種子模塊電容額定電壓、兩種子模塊電容儲能變化最大值以及設計電容電壓波動率獲得兩種子模塊的電容設計值。本發明根據電容電壓波動情況提出了全橋子模塊和半橋子模塊電容參數的量化獲取方法。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，更具體地，涉及穩態負電平輸出下混合型MMC子模塊電容參數的獲取方法。

背景技術

模塊化多電平變換器(MMC，Modular Multi-Level Converter)具有模塊化程度高、容錯能力強、交流側諧波含量小等優勢，具有廣泛的應用范圍，尤其在高壓柔性直流輸電領域，目前已成為柔性直流輸電工程的首選換流器拓撲。

混合型模塊化多電平變換器，同時含有半橋子模塊與全橋子模塊，拓撲結構如附圖1所示，其中全橋子模塊具有負電平輸出能力。利用全橋子模塊的負電平輸出能力，混合型MMC可以實現直流故障穿越，同時在穩態時可以提高電壓調制比，使其大于1，進而提升傳輸電壓和傳輸容量。目前，針對混合型MMC的研究主要針對其在直流故障穿越方面的問題，在穩態負電平輸出工況下鮮有研究，尤其是子模塊電容的分析與設計。

目前針對電容電壓波動機理的分析主要針對基于半橋子模塊的MMC，現有方法從橋臂瞬時功率出發，分析輸入橋臂的能量波動最大值，均分到每個子模塊即為子模塊電容儲能波動最大值，進而根據子模塊電容電壓平均值及電容電壓波動率要求計算出子模塊電容參數。上述方法中假設了一個橋臂中所有子模塊的電容電壓波動均一致，但是在穩態負電平輸出情況下，混合型MMC由于半橋子模塊不具備負電平輸出能力，因此兩種子模塊的投切過程會存在差異。所以，兩種子模塊中電容儲能的變化有所不同，表現為子模塊電容電壓波動的不同。由于這種差異，應用于基于半橋子模塊的MMC的子模塊電容參數獲取方法，不能直接應用于穩態負電平輸出工況下的混合型MMC。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種穩態負電平輸出下混合型MMC子模塊電容參數的獲取方法，旨在解決現有技術在穩態下利用全橋子模塊輸出負電平從而使電壓調制比大于1時，混合型MMC中子模塊電容參數的設計問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種穩態負電平輸出下混合型MMC子模塊電容參數的獲取方法，混合型MMC包括全橋子模塊和半橋子模塊，兩種子模塊電容電壓均通過均衡策略控制，且穩態下全橋子模塊可輸出負電平，混合型MMC交流側負載功率因數需不小于0.9，且電壓調制比需小于2且大于1，包括：

根據混合型MMC橋臂電壓調制波獲得電壓調制波的第一過零點t₁、電壓調制波的第二過零點t₂、橋臂電流的第一過零點t₃以及橋臂電流的第二過零點t₄，并以橋臂電壓調制波的第一過零點t₁為起點，確定周期終點t₅；并定義第一階段為電壓調制波的第一過零點t₁和電壓調制波的第二過零點t₂之間時間段，第二階段為電壓調制波的第二過零點t₂和橋臂電流的第一過零點t₃之間時間段，第三階段為橋臂電流的第一過零點t₃和橋臂電流的第二過零點t₄之間時間段，第四階段為橋臂電流的第二過零點t₄和周期終點t₅之間時間段；