[發明專利]模塊化級聯多電平變換器及其系統控制器和控制方法

有效

• 申請號: 201811145943.8
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109149985B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 王新宇;徐君;莊加才;莊園;莊富帥
• 申請（專利權）人: 陽光電源（上海）有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M3/335;H02J3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明提供一種模塊化級聯多電平變換器及其系統控制器和控制方法，當三個相電路的全部單元中存在故障單元且故障單元被旁路時，通過向三個相電路中的各個正常運行單元注入合適的零序電流值，將三個相電路中各個正常運行單元的有功功率調節至相同，進而避免了發生單元故障后長期運行將導致不同相單元壽命差異的問題。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，特別涉及一種模塊化級聯多電平變換器。

背景技術

模塊化級聯多電平變換器已經廣泛應用于新能源發電、無功補償、電機調速、柔性直流輸電等領域。圖1所示為一種模塊化級聯多電平變換器，它由多個隔離型DC/DC變換器和級聯模塊構成；所有隔離型DC/DC變換器的一側并聯，構成一個公共直流母線；每個隔離型DC/DC變換器的另一側分別連接各自對應的一個級聯模塊的直流側；多個級聯模塊的交流側級聯，構成一相的電網連接端；三相的電網連接端以三角形連接并網。

現有技術中，模塊化級聯多電平變換器中的所有單元(包括相互連接的隔離型DC/DC變換器和級聯模塊)正常條件下都參與系統運行，而當某一個單元發生故障之后，系統將旁路掉故障單元，然后繼續正常工作。

顯然，上述方案在系統發生單元故障之后，其三相之間的運行單元數目是不相等的，相應的系統控制策略也需要變換；然而此時三相功率相同，就將造成不同相的單元所需承擔的功率不同，導致散熱需求不一致，尤其是隔離型DC/DC變換器工作頻率較高，隨著時間的積累，勢必會造成不同相之間單元的壽命狀態不一致，不利于系統整體維護。

發明內容

本發明提供一種模塊化級聯多電平變換器，以解決現有技術中發生單元故障后長期運行將導致不同相單元壽命差異的問題。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

一種模塊化級聯多電平變換器的控制方法，所述模塊化級聯多電平變換器包括：三個以三角形接法并網的相電路；

所述相電路包括：濾波模塊和多個單元；所述相電路中各個單元的交流側級聯，且級聯的一端通過所述濾波模塊與電網相連，級聯的另一端直接與電網相連；三個相電路中全部單元的直流側并聯；所述模塊化級聯多電平變換器的控制方法包括：

在三個相電路的全部單元中存在故障單元且故障單元被旁路的情況下，根據系統三相功率、電網信息及三個相電路中正常運行單元的數量，計算得到各個正常運行單元均需要注入的零序電流值，作為零序電流參考值，以使三個相電路中各個正常運行單元的有功功率相同；

根據所述零序電流參考值、三個相電路的電流檢測值、三個相電路的正序電流調制電壓及三個相電路中正常運行單元的數量，計算得到三個相電路中各個正常運行單元的調制電壓并下發至對應相電路的各個正常運行單元。

優選的，根據系統三相功率、電網信息及三個相電路中正常運行單元的數量，計算得到各個正常運行單元均需要注入的零序電流值，作為零序電流參考值，包括：

根據系統三相功率、電網信息及三個相電路中正常運行單元的數量，通過公式計算得到各個正常運行單元均需要注入的零序電流值的有效值I₀和初始相位角θ；

根據電網信息、零序電流值的有效值I₀和初始相位角θ，通過公式計算得到零序電流值i₀，并將零序電流值i₀作為零序電流參考值i₀^*；

其中，ω為所述電網信息中的電網基波角頻率，P_T為所述系統三相功率，NA為A相相電路中正常運行單元的數量，NB為B相相電路中正常運行單元的數量，NC為C相相電路中正常運行單元的數量，U_g為所述電網信息中的電網電壓有效值。