[發明專利]一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法

有效

• 申請號: 202110365938.3
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN112968620B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 樊強;許建中;趙成勇
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M7/483;H02M7/5387
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容的諧波注入方法，屬于高電壓技術領域。模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)由于使用大量的子模塊來逼近橋臂電壓，導致其體積和占地面積龐大?；诖?，從拓撲和控制策略的兩個角度出發，提出一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容的諧波注入方法，實現MMC的輕型化。本發明的核心技術方案是：通過在MMC橋臂增加一部分全橋子模塊，使其具有一定的過調制輸出能力。通過橋臂復用思想，使具有過調制能力的MMC橋臂子模塊個數與常規半橋MMC橋臂子模塊個數相同，得到橋臂復用型MMC拓撲?；诳刂撇呗詫用?，提出了一種橋臂二倍頻電流注入量的確定方法?；谕負浜涂刂撇呗詫用?，可大幅度降低橋臂復用型MMC子模塊電容容值。

技術領域

本發明涉及高電壓技術領域，具體涉及一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法。

背景技術

模塊化多電平換流器(Modular Multilevel Converter，MMC)因其具有無換相失敗問題、具有黑啟動能力、模塊化程度高等優點，已成為柔性直流電網的首選換流器拓撲。

目前柔直工程上大多采用半橋型MMC，由于MMC通過使用大量的子模塊來逼近橋臂電壓，導致其體積和占地面積龐大。子模塊中電容的體積在整個子模塊中占很大比例?；诖耍岢鲆环N橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法，可大幅度降低MMC子模塊電容容值。實現MMC的輕型化。

發明內容

針對上述背景技術中提到的半橋MMC存在的體積和占地面積大的問題，本發明從拓撲和控制策略的兩個角度出發，提出一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法，可大幅度降低MMC子模塊電容容值。

本發明的技術方案的特征包括以下步驟：

步驟1：提出一種橋臂復用型MMC拓撲，基于全橋子模塊的負電平輸出能力和拓撲復用思想，提出一種在不增加子模塊個數的基礎上具有一定的過調制輸出能力的MMC拓撲模型。

步驟2：基于橋臂復用型MMC拓撲，從橋臂電流有效值角度出發，提出了一種諧波電流注入量幅值的確定方法。通過提高調制比來減少MMC橋臂電流的基頻分量，并基于橋臂電流注入前后橋臂電流的有效值不變的原則，確定諧波電流注入幅值。(具體見附錄公式(3))

步驟3：基于橋臂復用型MMC拓撲，以諧波注入量的相角為自變量，建立多維度目標函數，兼顧橋臂電流峰值和子模塊電容電壓紋波幅值，尋優確定最優諧波電流的初相角。

本發明通過三個步驟，能夠大幅度降低MMC子模塊電容容值。

具體實施方式

下面將對本發明涉及的一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。

本發明所要解決的技術問題通過提出一種橋臂復用型MMC拓撲子模塊降容諧波注入方法，實現MMC的輕型化。

本發明采用如下技術方案實現：

步驟1：通過在MMC橋臂上增加全橋子模塊，從而提高MMC調制比。具體增加的全橋子模塊個數N_F具體見公式(1)：

式1中，m為傳統半橋MMC的正常工作時的調制比，m'為增加全橋子模塊后系統實際的調制比。m_max為增加全橋子模塊后的MMC調制比的峰值。N_F為增加的全橋子模塊個數，N_H為MMC橋臂半橋子模塊總數。通過橋臂復用思想，以增加全橋子模塊提高調制比前后MMC子模塊總數不變為原則，確定復用的半橋子模塊個數。