[發明專利]一種串聯式MMC拓撲結構的控制方法

有效

• 申請號: 202111107101.5
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113872459B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 劉忠;劉江東;陳武;王亞軍;蘭建西;阮文青;梅軍;彭冰月
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司揚州供電分公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/5387;H02M7/68;H02M7/797
• 代理公司: 揚州市蘇為知識產權代理事務所(普通合伙) 32283
• 代理人: 賈俊偉

一種串聯式MMC拓撲結構及控制方法。提供了一種成本低、體量小，且具備大變比的高效率串聯式MMC拓撲及控制方法。用于直流到交流的轉換，包括A、B、C三相串聯連接的橋式電路，所述三相串聯連接的橋式電路的兩端，分別連接直流側的正負端口；每一相的所述橋式電路的兩端均并聯有電容，且三相的所述電容串聯連接；所述橋式電路包括四個子模塊閥串，記為arm1、arm2、arm3和arm4；和四個橋臂開關組，記為S1、S2、S3和S4；所述arm1和所述S1串聯形成橋臂一，arm2和S3串聯形成橋臂二，arm3和S2串聯形成橋臂三，arm4和S4串聯形成橋臂四；本發明提升了MMC功率密度，并同時實現了MMC的成本和體量的降低。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，具體涉及一種串聯式MMC拓撲結構及控制方法。

背景技術

近年來，隨著直交流配電網的發展，MMC（模塊化多電平換流器）成為中壓交、直流配電網互聯與能量交換的關鍵裝置。

中國專利CN112615388A（一種含分布式儲能單元的中高壓供電質量統一調節器）公開了一種MMC拓撲結構，通過六個橋臂、兩兩上下級聯，形成三個相單元，三個相單元并聯連接，上端口連接直流輸入端正極、下端口連接直流輸入端負極。用于輸入電壓為V_dc的轉換時，每個橋臂都需要N個子模塊，六個橋臂共需6N個子模塊。MMC需要龐大數量的子模塊，具有占地面積大、功率密度低和成本高昂的缺點。

實際應用中，為降低MMC的子模塊用量，有兩種選擇：一種是沿用現有連接結構，提高單個子模塊的電容電壓；另一種是改進MMC的連接結構，使得同等水平的功率轉換下所需子模塊的數量減少，即提高MMC的功率密度。

而前種方法，單純通過增大子模塊的電容電壓方式來減少MMC所需子模塊的數量、實現裝置體積減小，將導致子模塊電容容量增加、子模塊開關承壓增大，最終導致MMC損耗增加，降低整體裝置的效率，可行性差。

因此，如何采用后種方法，通過改進MMC拓撲結構、調整控制方式，減小MMC所需子模塊數量，最終實現MMC的功率密度提升、降低裝置體積和成本，成為亟待解決的技術難題。

發明內容

本發明針對以上問題，提供了一種成本低、體量小，且具備大變比的高效率串聯式MMC拓撲的控制方法。

本發明的技術方案為：

一種串聯式MMC拓撲結構，用于直流到交流的轉換，

包括A、B、C三相串聯連接的橋式電路，所述三相串聯連接的橋式電路的兩端，分別連接直流側的正負端口；

每一相的所述橋式電路的兩端均并聯有電容，且三相的所述電容串聯連接；

所述橋式電路包括四個子模塊閥串，記為arm1、arm2、arm3和arm4；和四個橋臂開關組，記為S1、S2、S3和S4；

所述arm1和所述S1串聯形成橋臂一，arm2和S3串聯形成橋臂二，arm3和S2串聯形成橋臂三，arm4和S4串聯形成橋臂四；

所述arm1、S1、S3和arm2依次串聯形成左橋臂組，arm3、S2、S4和arm4依次串聯形成右橋臂組；所述左橋臂組與右橋臂組并聯連接；

所述左橋臂組中S1和S3之間設抽頭一，所述右橋臂組中S2和S4之間設抽頭二，所述抽頭一連接電感器，而后再連接變壓器原邊繞組的上端子；所述抽頭二連接變壓器原邊繞組的下端子；所述變壓器的副邊繞組為交流側的輸出口。

三相的所述橋式電路的變壓器具有同向的同名端；

所述變壓器的原邊繞組同名端連接所述電感器；三相的所述橋式電路的變壓器的副邊繞組同名端形成交流側的三相端口，三相的所述橋式電路的變壓器的副邊繞組異名端相連形成中性點。