[發(fā)明專利]一種模塊化多電平變換器及其控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010582757.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111934571A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹遠(yuǎn)志;楊波;盧俊峰;姚良忠;王志冰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司;國(guó)家電網(wǎng)有限公司;國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/483
• 分類號(hào): H02M7/483;H02M7/5387;H02M7/5395;H02H7/122
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.一種模塊化多電平變換器，其特征在于，所述模塊化多電平變換器由三個(gè)支路并聯(lián)組成，每個(gè)支路由上橋臂和下橋臂串聯(lián)組成；

所述三個(gè)支路間的并聯(lián)連接點(diǎn)用于接入直流母線；

每個(gè)支路中上橋臂和下橋臂的連接點(diǎn)通過(guò)隔離變壓器接入交流母線；

所述上橋臂或下橋臂均由子模塊閥組和電抗器串聯(lián)組成，所述子模塊閥組由多個(gè)具有機(jī)械開(kāi)關(guān)的子模塊級(jí)聯(lián)組成。

2.如權(quán)利要求1所述的模塊化多電平變換器，其特征在于，所述子模塊包括：第一全控型功率器件、第二全控型功率器件、第一二極管、第二二極管、電容、第三二極管和機(jī)械開(kāi)關(guān)；

所述第一全控型功率器件的發(fā)射極與所述第二全控型功率器件的集電極連接；

所述第一二極管的陽(yáng)極與所述第一全控型功率器件的發(fā)射極連接，所述第一二極管的陰極與所述第一全控型功率器件的集電極連接；

所述第二二極管的陽(yáng)極與所述第二全控型功率器件的發(fā)射極連接，所述第二二極管的陰極與所述第二全控型功率器件的集電極連接；

所述電容的一端與所述第一全控型功率器件的集電極連接，所述電容的另一端與所述第二全控型功率器件的發(fā)射極連接；

所述第三二極管的陰極與所述第一全控型功率器件的集電極連接，所述第三二極管的陽(yáng)極與所述機(jī)械開(kāi)關(guān)的一端連接，所述機(jī)械開(kāi)關(guān)的另一端與所述第二全控型功率器件的發(fā)射極連接；

其中，所述第一全控型功率器件的發(fā)射極與所述第二全控型功率器件的集電極的連接點(diǎn)為所述子模塊的正極級(jí)聯(lián)端口，所述第三二極管的陽(yáng)極與所述機(jī)械開(kāi)關(guān)的一端的連接點(diǎn)為所述子模塊的負(fù)極級(jí)聯(lián)端口。

3.如權(quán)利要求1所述的模塊化多電平變換器，其特征在于，所述電抗器由電感和電阻串聯(lián)組成。

4.一種如權(quán)利要求1～3任一所述模塊化多電平變換器的控制方法，其特征在于，包括：

采集模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流、三相電壓和直流母線側(cè)的電壓；

根據(jù)所述模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流、三相電壓和直流母線側(cè)的電壓控制所述模塊化多電平變換器中各子模塊。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流、三相電壓和直流母線側(cè)的電壓控制所述模塊化多電平變換器中各子模塊，包括：

當(dāng)模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流不大于故障電流保護(hù)限定值時(shí)，閉合模塊化多電平變換器中各子模塊的機(jī)械開(kāi)關(guān)，并基于模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流、三相電壓和直流母線側(cè)的電壓控制模塊化多電平變換器中各子模塊的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互補(bǔ)導(dǎo)通；

當(dāng)模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流大于故障電流保護(hù)限定值時(shí)，斷開(kāi)模塊化多電平變換器中各子模塊的機(jī)械開(kāi)關(guān)以及第一全控型功率器件和第二全控型功率器件。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流、三相電壓和直流母線側(cè)的電壓控制模塊化多電平變換器中各子模塊的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互補(bǔ)導(dǎo)通，包括：

利用鎖相環(huán)算法獲得模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電壓的旋轉(zhuǎn)角度；

基于所述旋轉(zhuǎn)角度對(duì)模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流做Park變換，獲得模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流對(duì)應(yīng)的d軸電流和q軸電流；

基于模塊化多電平變換器直流母線側(cè)的電壓獲得模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流對(duì)應(yīng)的d軸電流的參考值；

基于所述d軸電流、d軸電流的參考值、q軸電流和q軸電流的參考值獲得控制模塊化多電平變換器中子模塊的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

利用所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制模塊化多電平變換器中子模塊的第一全控型功率器件和第二全控型功率器件互補(bǔ)導(dǎo)通。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于模塊化多電平變換器直流母線側(cè)的電壓獲得模塊化多電平變換器交流母線側(cè)的三相電流對(duì)應(yīng)的d軸電流的參考值，包括：

將模塊化多電平變換器直流側(cè)的電壓和電壓參考值輸入第三加法器；

將第三加法器的輸出量輸入第三PI控制器，獲得所述d軸電流的參考值。