[發明專利]一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法

有效

• 申請號: 201910566127.2
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110165914B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 鄭文迪;許啟東;周騰龍;邵振國;李怡馨;王向杰
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法，包括以下步驟：步驟S1:根據MMC拓撲結構，構建子模塊電容電壓模型；步驟S2:根據模塊電容電壓模型，采用LMS算法，得到各子模塊電容器的估計電壓；步驟S3:利用橋臂電壓作調制信號，與三角載波對比決定上、下橋臂導通子模塊的數量;步驟S4:分別對上、下橋臂的電容器的估計電壓進行降序排序，監測橋臂電流的方向，判斷橋臂電流對橋臂中處于投入狀態的子模塊的充放電情況；步驟S5:根據上、下橋臂電流正負情況確定具體子模塊導通情況；步驟S6:根據子模塊導通情況、各子模塊電容器的估計電壓和橋臂電流，建立電容、電壓及電流的數學模型，實時估計子模塊電容值。

技術領域

本發明涉及一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法。

背景技術

近年來，模塊化多電平換流器引起了廣泛的關注，區別于傳統的換流器，這種換流器的拓撲結構具有可拓展性、靈活性、低開關損耗和諧波水平低等特點。MMC系統是整個柔性直流輸電系統的核心部分，而其橋臂上大量級聯的子模塊是MMC系統的重要組成部分。MMC的每個橋臂一般包含幾十甚至上百個子模塊，而一個子模塊又由若干個電容器、IGBT組成，無論哪一個元件由于老化而引起的故障都將給整個系統的安全帶來隱患。金屬化膜電容器具有自愈性強等優勢，是MMC換流閥的主流選擇。但正是由于這種自愈性，使得電容值在運行過程中不斷減少，加速了電容器的老化。目前的研究表明，當容值下降量超過初始容值的5％時，電容器的性能就不再可靠，并以5％的容值下降量為金屬化膜電容器工作壽命終止的指標。當容值下降量超過一定界限時，電容器的性能便急劇惡化，介質損耗迅速上升，容值也迅速衰減，導致電容值過低，將給換流器運行帶來隱患，因此，實時估計子模塊電容值是十分必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法，

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種模塊化多電平換流器子模塊電容值在線估計方法，包括以下步驟：

步驟S1:根據MMC拓撲結構，構建子模塊電容電壓模型；

步驟S2:根據模塊電容電壓模型，采用LMS算法，得到各子模塊電容器的估計電壓；

步驟S3:利用橋臂電壓作調制信號，與三角載波對比決定上、下橋臂導通子模塊的數量；

步驟S4:分別對上、下橋臂的電容器的估計電壓進行降序排序，監測橋臂電流的方向，判斷橋臂電流對橋臂中處于投入狀態的子模塊的充放電情況

步驟S5:根據上、下橋臂電流正負情況確定具體子模塊導通情況；

步驟S6:根據子模塊導通情況、各子模塊電容器的估計電壓和橋臂電流，建立電容、電壓及電流的數學模型，實時估計子模塊電容值。

進一步的,所述步驟S1具體為：

步驟S11:根據MMC拓撲結構，假設任意時刻t_i的控制門級的信號為S(t_i)，則S(t_i)的表達式為：

步驟S12:將橋臂的電壓傳感器連接在臂的頂部和同一臂的底部之間獲取橋臂電壓，而電流傳感器串入橋臂中獲取橋臂電流；n電平的MMC橋臂電壓與單個子模塊電壓、半導體開關的關系可以推導為：

u_p(t₀)＝S₁(t₀)U_C1(t₀)+…+S_n(t₀)U_Cn(t₀)