[發(fā)明專利]一種基于MMC的開路故障穿越方法和系統

有效

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111987925B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設計）人: 彭力;王臻;肖云濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M1/32;G01R19/10;G01R19/165;G01R31/54
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種基于MMC的開路故障穿越方法和系統，屬于模塊化多電平變換器故障診斷領域，所述方法包括：將MMC中每個橋臂上多個串聯的子模塊進行分組成多個子模塊組，采集各個子模塊組的輸出電壓測量值；按照控制周期更新各個子模塊組的電容電壓及開關狀態(tài)，以獲取各個子模塊組的輸出電壓估計值；將各個子模塊組對應的輸出電壓測量值和輸出電壓估計值進行比較獲取各個子模塊組對應的電壓差值；根據各個子模塊組對應的電壓差值獲取開路故障情況及對應的故障穿越策略。本發(fā)明提供的方法和系統能夠降低大量電壓傳感器引起的MMC子模塊的硬件負擔及維護成本，同時提高MMC子模塊故障檢測效率，從而實現MMC開路故障穿越，增強了MMC運行穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明屬于模塊化多電平變換器故障診斷領域，更具體地，涉及一種基于MMC的開路故障穿越方法和系統。

背景技術

目前，模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)在中高壓應用領域得到廣泛關注，這源于它突出的優(yōu)勢：高效率、模塊化、靈活的拓展性、輸出波形質量高等。但同時，MMC子模塊均需配置一個電壓傳感器測量MMC電容電壓，給硬件測量系統帶來較大負擔。

針對MMC子模塊開路故障的大量研究以MMC傳統結構為基礎，其故障診斷時間可能需要數十毫秒，導致輸出電流嚴重失真，故障子模塊電容電壓明顯超過耐受值，MMC可靠性難以保證。

發(fā)明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于MMC的開路故障穿越方法和系統，其目的在于降低大量電壓傳感器引起的MMC子模塊的硬件負擔及維護成本，同時提高MMC子模塊故障檢測效率，從而實現MMC開路故障穿越，增強了MMC運行穩(wěn)定性，由此解決MMC子模塊故障檢測效率低的技術問題。

為實現上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于MMC的開路故障穿越方法和系統。

一種基于MMC的開路故障穿越方法，包括：

將所述MMC中每個橋臂上多個串聯的子模塊進行分組成多個子模塊組，采集各個所述子模塊組的輸出電壓測量值；

按照控制周期更新各個所述子模塊組的電容電壓及開關狀態(tài)，以獲取各個所述子模塊組的輸出電壓估計值；

將各個所述子模塊組對應的輸出電壓測量值和輸出電壓估計值進行比較獲取各個所述子模塊組對應的電壓差值；

根據各個所述子模塊組對應的電壓差值獲取開路故障情況及對應的故障穿越策略。

在其中一個實施例中，所述多個子模塊組包括至少一個第一子模塊組，所述根據各個所述子模塊組對應的電壓差值獲取開路故障情況及對應的故障穿越策略，包括：

若所述第一子模塊組對應的電壓差值d₁介于(-k₁-e)U_c1～(-k₁+e)U_c1范圍內，且所述第一子模塊組所處橋臂的電流方向為負，則判定所述第一子模塊組內存在k₁個子模塊上開關開路故障，其中，e為所述輸出電壓測量值的誤差閾值，U_c1為所述第一子模塊組內各個子模塊的電容電壓參考值；

獲取故障時刻時處于投入狀態(tài)的N₁個嫌疑子模塊，在接下來的N₁個所述控制周期內將所述N₁個嫌疑子模塊輪流旁路使用；若將其中一個嫌疑子模塊旁路后，d₁介于(-k₁-e+1)U_c1～(-k₁+e+1)U_c1范圍內，則判定所述其中一個嫌疑子模塊為故障子模塊且其上開關S1發(fā)生開路故障；

在下一個所述控制周期投入N_in1個子模塊，N_in1為所述第一子模塊組所處橋臂上投入子模塊數的指令值。