[發明專利]基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法

有效

• 申請號: 202110552325.0
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113078836B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 鄧富金;蔣鵬遠;趙紀峰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王玉

本發明公開基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法，包括如下步驟：利用模塊化多電平變換器有功功率和無功功率得到交流側電流；利用模塊化多電平變換器功率守恒得到直流側電流；在所注入二次環流和四次環流的幅值和相角取值范圍內，利用橋臂電流求取模塊化多電平變換器子模塊總損耗，并將計算結果構建子模塊總損耗數據集；找到數據集中最小的總損耗值所對應的二次環流和四次環流的幅值和相角，將最優二次環流和四次環流同時注入到模塊化多電平變換器三相橋臂中，實現模塊化多電平變換器損耗降低。本發明實現模塊化多電平變換器損耗降低，與常規方法相比無需增加模塊化多電平變換器建設成本且不會影響模塊化多電平變換器輸出電能質量。

技術領域

本發明屬于多電平電力電子變換器領域，具體涉及一種基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法。

背景技術

模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)可通過調整級聯子模塊的個數實現任意電平的輸出，相對于傳統兩電平和三電平變換器，其具有高度模塊化、輸出電壓波形質量高、不需要多繞組移相變壓器等優點，目前正逐步推廣應用于可再生能源并網、中壓電機驅動、軌道交通等領域。

由于模塊化多電平變換器包含子模塊數量較多，模塊化多電平變換器正常運行過程中，子模塊中的功率開關和二極管所產生的損耗不容忽視，然而過大的損耗會影響模塊化多電平變換器的可靠性，進而影響模塊化多電平變換器系統的穩定運行。因此，降低子模塊中的功率開關和二極管所產生的損耗進而降低模塊化多電平變換器損耗對模塊化多電平變換器系統的穩定運行至關重要。

針對模塊化多電平變換器損耗優化控制問題，常規方法通過改變子模塊的拓撲結構、動態調整子模塊的開關頻率或者改變模塊化多電平變換器的調制策略來降低模塊化多電平變換器損耗，但是上述方法存在模塊化多電平變換器建設成本增加、影響模塊化多電平變換器輸出電能質量、控制算法復雜度增加等問題，限制了上述方法在實際工程中的應用。

因此設計一種實現模塊化多電平變換器損耗降低，與常規方法相比無需增加模塊化多電平變換器建設成本，且不會影響模塊化多電平變換器輸出電能質量的多電平變換器損耗優化控制方法是符合實際需要的。

針對上述提出的問題，現設計一種基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法，通過將最優二次環流和四次環流同時注入到模塊化多電平變換器三相橋臂中，實現模塊化多電平變換器損耗降低，與常規方法相比無需增加模塊化多電平變換器建設成本且不會影響模塊化多電平變換器輸出電能質量。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

基于環流注入的模塊化多電平變換器損耗優化控制方法，包括如下步驟：

S1、利用模塊化多電平變換器有功功率和無功功率計算得到模塊化多電平變換器交流側電流i_a的表達式其中I_m為交流側電流幅值，ω為電網角頻率，為功率因數角；

S2、利用公式i_dc＝P/V_dc計算得到模塊化多電平變換器直流側電流i_dc，其中P為模塊化多電平變換器有功功率，V_dc為模塊化多電平變換器直流側電壓；

S3、在所注入二次環流和四次環流的幅值和相角取值范圍內，利用橋臂電流表達式其中I_2m為所注入二次環流的幅值，θ₂為所注入二次環流的相角，I_4m為所注入四次環流的幅值，θ₄為所注入四次環流的相角，求取模塊化多電平變換器子模塊總損耗，并將計算結果構建模塊化多電平變換器子模塊總損耗數據集；