[發明專利]模塊化多電平換流器的子模塊的均壓方法

有效

• 申請號: 201810263705.0
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108347189B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 熊巖;龔文明;饒宏;許樹楷;朱喆;李巖
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明公開了一種模塊化多電平換流器的子模塊的均壓方法，所述方法包括：獲取橋臂上的子模塊的電容電壓值，按照公式對橋臂上的子模塊進行計算分組；根據控制系統得出的交流電壓指令，計算橋臂上需要開通的子模塊的數量；判斷橋臂上電流方向，如果電流方向為正，從第0組開始按照子模塊的序號由小到大逐個觸發子模塊，當開通的子模塊的數量達到需要開通的子模塊的數量，停止選擇新的子模塊觸發；如果電流方向為負，則從第M?1組開始按照子模塊的序號由大到小逐個觸發子模塊，當開通的子模塊的數量達到需要開通的子模塊的數量，停止選擇新的子模塊觸發。采用本發明可以在降低開關頻率的同時降低時間復雜度，延長換流器的壽命，提高系統的可靠性。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，尤其涉及一種模塊化多電平換流器的子模塊的均壓方法。

背景技術

近年來，模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)，因其在有功功率和無功功率獨立控制、新能源接入、異步聯網及城市供電等方面的獨特優勢，已成為柔性直流輸電系統的首選換流器拓撲，在世界范圍內取得了廣泛的應用，并且MMC已由最初的低電壓、小容量示范工程向高電壓、大容量、多端系統方向快速發展，展現出良好的發展前景。

在模塊化多電平換流器運行的過程中，電壓均衡是控制換流器運行的關鍵技術，隨著MMC工程朝著高電壓電平、大容量的方向快速發展，研究更低時間計算復雜度和降低電力電子器件開關頻率的MMC均壓算法，對MMC的可擴展性、控制性能的提高和損耗的降低具有重要意義。但現有的均壓方法多為在傳統電壓排序方法的基礎上進行優化，其計算復雜度仍較高，且無法同時降低時間復雜度和開關頻率。

發明內容

本發明實施例提出了一種模塊化多電平換流器的子模塊的均壓方法，可以在降低開關頻率的同時降低時間復雜度，減少開關器件的損耗，從而降低模塊化多電平換流器的損耗，延長模塊化多電平換流器的壽命，提高了系統的可靠性。

本發明實施例提供了一種模塊化多電平換流器的子模塊的均壓方法，包括以下步驟：

獲取橋臂上的子模塊的電壓值，對橋臂上的子模塊進行分組：

對橋臂上的子模塊進行序號標記，按照以下公式對每一子模塊進行計算分組：

其中，M為分組數，分別記為第0組，第1組，、、、，第M-1組，且2≤M≤N，N為橋臂上的子模塊的總數，U_max為橋臂上的子模塊的最大電壓值，U_min為橋臂上的子模塊的最小電壓值，U_i為橋臂上的第i子模塊的電壓值，floor表示向下取整，F_i則表示第i子模塊所分到的組；

根據控制系統得出的交流電壓指令，計算橋臂上需要開通的子模塊的數量；

判斷橋臂上的電流方向，如果電流方向為正，從第0組按照子模塊的序號由小到大逐個觸發子模塊，如果需要開通的子模塊的數量大于第0組中的子模塊個數，則繼續按照子模塊的序號由小到大選擇觸發第1組中的子模塊，如果需要開通的子模塊的數量大于第0組和第1組的總的子模塊個數，則繼續依次往后選擇觸發，當開通的子模塊的數量達到需要開通的子模塊的數量，停止選擇新的子模塊觸發；如果電流方向為負，從第M-1組按照子模塊的序號由大到小逐個觸發子模塊，如果需要開通的子模塊的數量大于第M-1組中的子模塊個數，則繼續按照子模塊的序號由大到小選擇觸發第M-2組中的子模塊，如果需要開通的子模塊的數量大于第M-1組和第M-2組的總的子模塊個數，則繼續依次往前選擇觸發，當開通的子模塊的數量達到需要開通的子模塊的數量，停止選擇新的子模塊觸發。

進一步地，所述計算橋臂上需要開通的子模塊的數量，具體通過以下公式計算：