[發(fā)明專利]一種模塊化多電平換流器電壓冗余控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710855614.1
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107809170A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李淵;熊超
• 申請（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/08;H02J3/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種模塊化多電平換流器電壓冗余控制方法。

背景技術(shù)

模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter, MMC）是一種新型的換流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它具有許多顯著的優(yōu)點，多個模塊串聯(lián)在一起，很好的解決了傳統(tǒng)換流器高壓直流輸電系統(tǒng)器件存在的均壓問題，模塊與模塊之間具有很好的冗余性，通過模塊內(nèi)電容電壓的疊加從而得到較好的正弦波形，當(dāng)模塊數(shù)一定高時，輸出的低次諧波含量很低，而高次諧波僅僅只需要很小的濾波裝置，有效地減少占地面積。MMC輸電系統(tǒng)電壓等級越高， 每橋臂需要串聯(lián)的子模塊個數(shù)越多，通常需要幾百甚至上千個子模塊串聯(lián)，并且系統(tǒng)還要考慮子模塊冗余配置，因此串聯(lián)子模塊數(shù)量將會更多。子模塊電容電壓均衡在合理工作范圍是模塊化多電平換流器穩(wěn)定運行的前提條件，也是控制系統(tǒng)設(shè)計的難點。

如圖1，傳統(tǒng)的子模塊電容電壓均壓控制基于電壓排序原理，在同一時刻采集各子模塊電容電壓值, 然后進(jìn)行子模塊電壓排序，隨后根據(jù)橋臂電流方向決定投入電容電壓偏低還是偏高的子模塊。這其中最關(guān)鍵的就是對整個橋臂所有子模塊電容電壓進(jìn)行排序。例如，橋臂子模塊數(shù)量為Ｍ個，當(dāng)前控制周期對該橋臂需要投入子模塊數(shù)為Ｎ(Ｍ＞Ｎ)個。對Ｍ個子模塊電容電壓進(jìn)行排序處理。當(dāng)處于充電方向時，將子模塊電容電壓較低的Ｎ個子模塊投入充電；當(dāng)處于放電方向時，將子模塊電容電壓較高的Ｎ個子模塊投入放電。

MMC系統(tǒng)電壓等級高，子模塊數(shù)量多，對于子模塊均壓控制的響應(yīng)速度和效率也很高。因此需要設(shè)計有效的電壓冗余控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使用方便的模塊化多電平換流器電壓冗余控制方法，它結(jié)合熱平衡控制的電壓均衡控制策略，周期性檢測每個子模塊的溫度；通過溫度檢測配合電壓檢測的雙重約束，對子模塊進(jìn)行充放電操作；大大的調(diào)高了對子模塊的控制。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：電壓冗余控制方法為：

步驟一：實時檢測每個子模塊電容電壓,并采用一定算法,實現(xiàn)子模塊電壓快速排序；

步驟二：按照步驟一的排序,完成充放電操作；

步驟三：以10分鐘/次為一周期檢測每個子模塊的溫度，并按照溫度大小由高到低進(jìn)行排序；如果有模塊溫度超過溫度上限值，則按照設(shè)定處理流程完成警示或故障操作；如果子模塊電壓均在溫度限制以內(nèi)，并且溫度排序靠前的若干模塊相對所有溫度均值超過設(shè)置值10℃，則將相應(yīng)模塊不進(jìn)行冗余投切操作，即不參與電壓排序和充放電工作，待冷卻至合理溫度區(qū)間后繼續(xù)投入運行。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的一種模塊化多電平換流器電壓冗余控制方法，它結(jié)合熱平衡控制的電壓均衡控制策略，周期性檢測每個子模塊的溫度；通過溫度檢測配合電壓檢測的雙重約束，對子模塊進(jìn)行充放電操作；大大的調(diào)高了對子模塊的控制。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明傳統(tǒng)MMC系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明的控制流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

參看圖2所示，本具體實施方式采用如下技術(shù)方案：電壓冗余控制方法為：

步驟一：實時檢測每個子模塊電容電壓,并采用一定算法,實現(xiàn)子模塊電壓快速排序；

步驟二：按照步驟一的排序,完成充放電操作；

步驟三：以10分鐘/次為一周期檢測每個子模塊的溫度，并按照溫度大小由高到低進(jìn)行排序；如果有模塊溫度超過溫度上限值，則按照設(shè)定處理流程完成警示或故障操作；如果子模塊電壓均在溫度限制以內(nèi)，并且溫度排序靠前的若干模塊(可設(shè)置比例，例如設(shè)置為3%)相對所有溫度均值超過設(shè)置值(例如設(shè)置為10℃)，則將相應(yīng)模塊不進(jìn)行冗余投切操作，即不參與電壓排序和充放電工作，待冷卻至合理溫度區(qū)間后繼續(xù)投入運行。

采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的一種模塊化多電平換流器電壓冗余控制方法，它結(jié)合熱平衡控制的電壓均衡控制策略，周期性檢測每個子模塊的溫度；通過溫度檢測配合電壓檢測的雙重約束，對子模塊進(jìn)行充放電操作；大大的調(diào)高了對子模塊的控制。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。