[發(fā)明專利]模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法、裝置及設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310352723.7
• 申請日: 2023-04-04
• 公開（公告）號: CN116317649A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧富金;呂泳慶;田杰;盧宇;李鋼
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

本發(fā)明公開了模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法、裝置及設(shè)備，涉及多電平電力電子換流器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過實時計算橋臂內(nèi)子模塊電容電壓平均值及標準差，將橋臂內(nèi)子模塊依據(jù)電容電壓進行分組，并在各組中隨機投入指定數(shù)目的子模塊，使橋臂內(nèi)子模塊電容電壓保持平衡。本發(fā)明所提出的模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法，不僅能實現(xiàn)橋臂內(nèi)子模塊電容電壓平衡，且無需電容電壓排序過程，有效降低了控制算法復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多電平電力電子換流器技術(shù)領(lǐng)域，具體為模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)

模塊化多電平變流器(ModularMultilevel?Converter，MMC)采用了模塊化結(jié)構(gòu)，因其具有電壓及功率擴展靈活、交流輸出電能質(zhì)量高、子模塊開關(guān)頻率低、高效率及高可靠性、易于實現(xiàn)冗余運行的優(yōu)勢，在柔性直流輸電、可再生能源并網(wǎng)及大功率電機驅(qū)動領(lǐng)域廣受關(guān)注。

由于模塊化多電平變流器中儲能電容懸浮分散在其各個子模塊中，在控制方式改變、功率突變等內(nèi)外因素作用下極易導(dǎo)致各電容充放電狀態(tài)不等，從而導(dǎo)致橋臂內(nèi)子模塊電容電壓發(fā)散，針對模塊化多電平變流器各橋臂內(nèi)電容電壓平衡控制問題，常規(guī)方法通過對橋臂內(nèi)所有子模塊依據(jù)電容電壓進行排序，或者對橋臂內(nèi)子模塊分組并采用電容電壓優(yōu)化排序算法的方法，使得模塊化多電平變流器各橋臂內(nèi)電容電壓平衡，但上述方法會導(dǎo)致控制算法復(fù)雜度隨著子模塊數(shù)目增加而顯著增加的問題，從而降低了控制系統(tǒng)的可靠性，進而限制了上述方法在實際工程中的應(yīng)用范圍，為此，我們提出模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法、裝置及設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法、裝置及設(shè)備，通過實時計算橋臂內(nèi)子模塊電容電壓平均值及標準差，將橋臂內(nèi)子模塊依據(jù)電容電壓進行分組，并在各組中隨機投入指定數(shù)目的子模塊，使橋臂內(nèi)子模塊電容電壓保持平衡。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：模塊化多電平變流器電容電壓平衡控制方法，具體包括如下：

采樣本控制周期中的橋臂電流及橋臂j內(nèi)各子模塊的電容電壓；基于調(diào)制波大小采用調(diào)制方法進行調(diào)制計算，得到需投入的子模塊數(shù)目；

計算本控制周期中橋臂內(nèi)子模塊電容電壓的平均值及標準差；

根據(jù)計算得到的橋臂內(nèi)子模塊電容電壓的平均值及標準差將橋臂內(nèi)子模塊分為三組：低電容電壓異常組、電容電壓平衡組、高電容電壓異常組，并分別計算得到各組內(nèi)子模塊數(shù)目；

根據(jù)本控制周期中橋臂電流的方向及需投入的子模塊數(shù)目，分別判定低電容電壓異常組、電容電壓平衡組、高電容電壓異常組中子模塊的應(yīng)投入數(shù)目，并在對應(yīng)組中隨機投入所判定數(shù)目的子模塊，用于實現(xiàn)橋臂j內(nèi)子模塊電容電壓的平衡。

進一步的，所述橋臂內(nèi)子模塊電容電壓的平均值μ_j及標準差σ_j的計算公式為：

公式①中，N_j是橋臂j內(nèi)的子模塊數(shù)目，u_c1，j、u_c2，j、…、u_cN，j分別為橋臂j內(nèi)的第1個、第2個、…、第N_j個子模塊的電容電壓。

進一步的，所述橋臂內(nèi)子模塊的分組方法具體如下：

對于橋臂j內(nèi)第i(i＝1，2，…，N_j)個子模塊，其電容電壓為u_ci，j；

若u_ci，jμ_j-3σ_j；則第i個子模塊劃歸為低電容電壓異常組；