[发明专利]一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法。

背景技术

近年来，高电压大功率的全控型电力电子器件如IGBTs和IGCTs在远距离输电系统和低压配电网络中得到广泛使用，特别是应用于基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）技术。与传统的两电平和三电平VSC-HVDC相比，由西门子公司提出的模块化多电平换流器（MMC）（子模块为半桥结构）拓扑具有无需大量IGBT直接串联，器件承受电压电流变化率低，无需滤波器等优点。同时，在同等电压等级下，它需要两倍的开关器件，系统需要采集和处理的系统状态量信息将大幅增加，使其控制系统变得十分复杂。

世界上第一个商业化运行的MMC-HVDC工程是美国的传斯贝尔（TBC）工程，其额定容量为400MW，直流电压±200kV，每个换流器桥臂中有216个子模块。即将于2013年投运的中国大连柔性直流输电工程，每个桥臂的子模块数高达420个。到2013年，世界上至少会有4个MMC-HVDC直流输电工程将投入运行，其各个桥臂都配有大量子模块。在实际工程中，子模块均压策略通常采用子模块电容电压排序选通的方法，但当桥臂子模块数量过多，对数量达到几百甚至上千个分散布置的子模块进行排序无疑是个巨大的工程难点，子模块间的能量平衡也变得十分困难。为解决这一问题，目前工程上提倡对桥臂子模块进行分组排序选通的方法，但设备厂商和研究机构采用的策略大都侧重于对硬件的改进，这将大大增加投资成本，限制了其在工程上的推广应用。

发明内容

针对背景技术中所述的模块化多电平换流器实现较高电平时，桥臂子模块数量过多，出现子模块电容电压排序速度缓慢，子模块能量平衡困难的技术问题，本发明提出了一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法。

一种模块化多电平换流器的子模块分组均压控制方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1：根据桥臂子模块数，对子模块进行平均分组，并采集各组子模块电压值；

步骤2：计算各组总电压、桥臂电压总和及各组能量平衡因子，结合调制策略得到需投切的子模块数，并计算得到各组需投切的子模块数；

步骤3：将每组子模块按电压值进行排序，根据各组需投切的子模块数，对各组子模块进行投切。

步骤1中，桥臂子模块平均分组过程为：

设定一相桥臂子模块数N及每组子模块数N_i,依根据公式确定分组的组数；其中，M为桥臂子模块平均分配的组数；round函数为取大于等于除式所得值的整数。

步骤2中，计算各组总电压、桥臂电压总和及各组能量平衡因子，结合调制策略所得需投切子模块，得到各组需投切的子模块数。

根据步骤1的分组情况对各个分组标号，并根据公式Ugroup(k)=Σj=1JkUSM(k,j)]]>计算每个分组的总电压值；其中，Ugroup(k)]]>是第k个分组的总电压值，是第个k分组的第j个子模块的电容电压测量值，J_k是第k个分组的子模块的个数，k=1,2，...,K，K为分组的组数；

利用公式对各个分组总电压值求和得桥臂电压总和U_sum；