[發明專利]一種高壓直流輸電用模塊化多電平換流器及其控制方法

有效

• 申請號: 201710675899.0
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107482928B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 馮一軒
• 申請（專利權）人: 馮一軒
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M7/487;H02M7/5387;H02J3/36
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 張偉

本發明公開了一種高壓直流輸電用模塊化多電平換流器及其控制方法，包括：三個相單元，每個相單元包括兩個對稱的上橋臂、下橋臂；橋臂，包括N個子模塊和與子模塊串聯的電抗器；子模塊，其為雙箝位型子模塊。本發明的高壓直流輸電用模塊化多電平換流器及其控制方法，MMC能夠等效成兩個獨立的子拓撲結構，實現雙投入、雙切除、單投單切和單切單投等工作狀態，并采用電壓?頻率權重法對子模塊進行排序，使子模塊的IGBT的投切頻率均勻。

技術領域

本發明涉及高壓直流輸電領域。更具體地說，本發明涉及一種高壓直流輸電用模塊化多電平換流器及其控制方法。

背景技術

近年來，模塊化多電平換流器(MMC)大量應用在高壓直流輸電系統中，使得多端高壓直流輸電技術易于實現。但在實際運行中，功率模塊的電容電壓易于波動，必須對高壓直流輸電用模塊化多電平換流器的電容電壓進行平衡控制，使電容電壓盡量控制在一定波動范圍內，減小對系統的影響。

電容電壓進行平衡控制過程中，開關器件的開關頻率過高，而且不同開關的使用頻率不均，容易導致系統的穩定性和可靠性降低。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種高壓直流輸電系統用模塊化多電平換流器，子模塊能夠等效成兩個獨立的子拓撲結構，實現雙投入、雙切除、單投單切和單切單投等工作狀態。

本發明還有一個目的是提供一種高壓直流輸電系統用模塊化多電平換流器的電容電壓平衡控制方法，采用電壓-頻率權重法對子模塊進行排序，使子模塊的IGBT的投切頻率均勻。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，一種高壓直流輸電用模塊化多電平換流器，包括：

三個相單元，每個相單元包括兩個對稱的上橋臂、下橋臂；

橋臂，包括N個子模塊和與子模塊串聯的電抗器；

子模塊，其為雙箝位型子模塊。

優選的是，所述雙箝位型子模塊包括5個IGBT、兩個二極管和兩個獨立的電容C；其中，所述IGBT具有與其反并聯連接的二極管。

本發明的目的還可通過一種高壓直流輸電用模塊化多電平換流器的控制方法來實現，包括：

步驟1、控制器采集前控制周期上、下橋臂投入的子模塊量N_on-1和切出的子模塊量N_off-1；

步驟2、本周期，控制器需要投入子模塊數量N_on-2或切出的子模塊數量N_off-2、橋臂電流方向判斷執行的工作模式；

步驟3、利用電壓-頻率權重法對子模塊進行排序；

步驟4、MMC進入相應工作模式，子模塊按照排序進行投入或切出狀態轉換，直至子模塊電壓差值ΔU小于設定的電容電壓允許偏差U_z。

優選的是，所述電壓-頻率權重法包括計算電壓-頻率權重的步驟：

其中，U為第i個子模塊的電容電壓值；f為第i個子模塊的開關頻率；λ為電流影響因子；w_1i為第i個子模塊的電壓權重系數；w_2i為第i個子模塊的頻率權重系數。

優選的是，還包括：對子模塊按照電壓-頻率權重值從大到小的順序進行排序。

優選的是，所述工作模式包括：

當需要投入或者切出的子模塊數量不變，橋臂電流大于零，為第一模式；

當需要投入或者切出的子模塊數量不變，橋臂電流小于零，為第二模式；