[发明专利]一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法。

背景技术

与传统的高压直流输电技术不同，柔性直流输电换流器以其控制灵活、潮流控制易于翻转、可以方便实现无功支持和频率控制、实现黑启动等优势，逐渐成为直流输电领域未来的发展趋势；其中，基于模块化多电平换流器为拓扑的柔性直流输电工程得到快速发展。基于MMC（Module Multilevel Convertor）方式的换流器子模块电容电压平衡算法是实现换流阀电压稳定运行的核心算法；但是在大容量、高电压MMC柔性直流输电领域，随着子模块数目的增多，电容电压平衡控制越来越复杂。在目前国内和国外公开的资料中，很少有关于关于电容电压控制策算法消息描述的资料，尤其是基于子模块投切数为分配对象的大容量、高电压MMC变流器子模块电容电压平衡控制算法的资料与专利更是缺乏。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法，以子模块投切数为分配对象，保证了策略运行的灵活性，使庞大的信息处理得到了极为方便简捷的方式完成，提高了系统可靠性与处理速度；通过对各分段电压反馈、电流方向等判断依据，确定不同的投切子模块，使系统可以保证稳定运行前提下，实现子模块电容电压平衡；保证整个桥臂子模块在换流器中的稳定可靠运行以及与换流器保护系统的协同配合。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于投切数的分层分段式电容平衡控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：采集并汇总子模块工作状态信息；

步骤2：将子模块的电压进行排序；

步骤3：确定并下发各桥臂投入的子模块数目；

步骤4：计算桥臂需要投切的子模块数目M；

步骤5：选择投切子模块。

所述步骤1中，桥臂分段控制单元将采集的子模块工作状态信息传输给桥臂汇总控制单元进行子模块工作状态信息的汇总。

所述子模块工作状态信息包括电容电压和故障信息。

所述步骤2中，桥臂汇总控制单元将子模块的电压按照从大到小的原则进行排序。

所述步骤3中，环流控制单元将极控制保护系统下传的电压信号调理成各桥臂产生的电平数目，即各桥臂投入的子模块数目，并将该子模块数目信息下发到桥臂汇总控制单元。

所述步骤4中，桥臂汇总控制单元根据该桥臂已投入的电平数目及需要投入的电平数目，采用最小逼近法计算桥臂需要投切的子模块数目M。

所述步骤5中，根据桥臂电流方向和模块电容电压排序结果选择投切子模块，其中：

以正母线流向负母线为正方向，若此时电流方向为正，选择桥臂中电容电压较小的M₁个模块投入；

以负母线流向正母线为负方向，若此时电流方向为负，选择桥臂中电容电压较大的M₂个模块投入。

所述桥臂分段控制单元、桥臂汇总控制单元、光CT合并及接口单元、环流控制单元和MMC阀监视单元组成了模块化多电平换流器控制保护系统的阀基控制设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.以子模块投切数为分配对象，保证了策略运行的灵活性，使庞大的信息处理得到了极为方便简捷的方式完成，提高了系统可靠性与处理速度；

2.通过对各分段电压反馈、电流方向等判断依据，确定不同的投切子模块，使系统可以保证稳定运行前提下，实现子模块电容电压平衡；

3.保证整个桥臂子模块在换流器中的稳定可靠运行以及与换流器保护系统的协同配合；

4.阀基控制器采用了分层分段控制的思路将桥臂控制器分为桥臂汇总控制单元和桥臂分段控制单元两层，解决了大容量MMC柔性直流输电变流器无法采用单个控制单元完成桥臂控制的难题；

5.桥臂汇总控制单元负责本桥臂分段间的电容电压平衡，桥臂分段控制单元负责本分段内的子模块电容电压平衡，从而确保了整个桥臂的电压平衡；

6.桥臂汇总控制单元通过与该桥臂内各个桥臂分段控制单元通信，将所有的子模块信息汇总，并对子模块电压进行排序，用于对各个子模块投切，从而在投切时能够实现对电压高低模块的投入和切出控制。

附图说明

图1是模块化多电平换流器中电容平衡控制结构图。

图2是本发明实施例中基于投切数的分层分段式电容平衡控制结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。