[發(fā)明專利]一種基于MMC分布式控制結構的電容電壓分組回傳方法

有效

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• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN110995040B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 楊順風;劉順;王海宇;蘇航;黃景春;邸世民
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 張澎

本發(fā)明公開了一種基于MMC分布式控制結構的具有濾波功能的子模塊電容電壓輪循回傳方法。本發(fā)明提出的具有濾波功能的子模塊電容電壓輪循回傳方法具體實施如下：在每個回傳時刻僅一個地方控制器向中央控制器回傳所采集的本地子模塊電容電壓信息，所有的地方控制器以輪循的方式依次等間隔地回傳所采集的本地子模塊電容電壓信息；并且合理地設置子模塊電容電壓輪循回傳方法的回傳頻率，實現(xiàn)對相平均電容電壓的濾波。采用本發(fā)明方法，可以有效地解決MMC分布式控制系統(tǒng)中通信負擔大的問題，并且所提子模塊電容電壓輪循回傳方法的濾波功能可以取代相平均電容電壓控制環(huán)中的低通濾波環(huán)節(jié)，能夠減小因低通濾波環(huán)節(jié)而引入的控制延時。

技術領域

本發(fā)明涉及高壓直流輸電領域，尤其是針對MMC分布式控制結構。

背景技術

目前，在中高壓應用領域(例如高壓直流輸電、中壓電機驅動)，模塊化多電平變流器 (Modular Multilevel Converter，MMC)因其靈活性、可擴展性、高可靠性等眾多特點已成為最有前景的拓撲之一。由于控制器的控制能力限制，采用單個控制器的MMC集中式控制結構只能負擔子模塊(Sub-module，SM)個數(shù)較少的MMC的控制任務，對于含有大量子模塊的MMC系統(tǒng)，卻無能為力。集中式控制結構大大地限制了MMC的靈活性和擴展性。

為了解決集中式控制結構的缺點，使之能夠維持MMC系統(tǒng)靈活性和擴展性的分布式控制結構近年來逐漸受到國內外研究者的重視。一般的分布式控制結構可以概括為“一主多從”式控制結構，由三部分構成：中央控制器、通信網絡、多個地方控制器。其中，中央控制器執(zhí)行輸出電流控制、環(huán)流控制、相平均電容電壓控制；地方控制器執(zhí)行子模塊電容電壓的均衡控制，中央控制器和地方控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸依靠通信網絡實現(xiàn)。由于中央控制器中相平均電容電壓控制的執(zhí)行需要獲知一相所有子模塊的電容電壓，而電容電壓的采集在地方控制器完成，進而需要地方控制器實時向中央控制器回傳所有的子模塊電容電壓，尤其當子模塊個數(shù)很大時，這將造成巨大的通信負擔。所以減小MMC分布式控制系統(tǒng)中的通信負擔問題是一項非常有意義的工作。此外，為了避免相平均電容電壓中的交流紋波對其他控制目標的干擾，通常在相平均電容電壓控制環(huán)中添加一個低通濾波環(huán)節(jié)來濾除交流紋波，但低通濾波環(huán)節(jié)增大了相平均電容電壓控制環(huán)的延時，致使控制環(huán)的穩(wěn)定裕度降低。

發(fā)明內容

鑒于現(xiàn)有技術的以上不足，本發(fā)明的目的是：設計一種新的電容電壓回傳方法解決 MMC分布式控制系統(tǒng)中通信負擔大的問題，并利用所提子模塊電容電壓輪循回傳方法的濾波功能，代替相平均電容電壓控制環(huán)的低通濾波環(huán)節(jié)，以減小因低通濾波環(huán)節(jié)而引入的控制延時。

MMC分布式控制結構仍采用現(xiàn)有的技術結構。如附圖1所示，包括三部分：中央控制器，通信網絡和2N個位于每個子模塊(SM)的地方控制器(地方控制器1～N位于上橋臂，地方控制器N+1～2N位于下橋臂)。其中，中央控制器執(zhí)行橋臂電流i_u和i_l的采樣、輸出電流控制、環(huán)流控制和相平均電容電壓控制；各個地方控制器執(zhí)行本地子模塊電容電壓的采樣、均衡控制、以及PWM信號的產生；中央控制器和地方控制器之間的協(xié)同控制以及信息交換依靠通信網絡來實現(xiàn)。

為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下的技術手段進行控制子模塊電容電壓的回傳：