[发明专利]一种模块化多电平换流器的均压方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术和电力系统领域，尤其涉及一种模块化多电平换流器的均压方法。

背景技术

基于电压源换流器的柔性直流输电技术以及柔性交流输电技术采用全控型电力电子开关器件以及脉宽调制策略，具有有功功率和无功功率独立控制等优点，因而特别适合于向多端直流输电、无源网络供电、可再生能源发电并网以及交流系统异步互联等场合。与常规的2电平或3电平电压源换流器相比，模块化多电平换流器具有扩展性好和模块化设计等优点，可有效改善电力电子开关器件串并联带来的动态、静态均压问题。

子模块电容电压的均衡是模块化多电平换流器正常工作的前提。当前，应用于模块化多电平换流器的均压策略主要有两种：一种是以载波移相调制为基础的电容电压平衡控制方法；一种是以子模块电压排序为基础的直接均压方法。以载波移相调制为基础的子模块电容电压平衡控制方法虽然控制性能良好，但是需要对模块化多电平换流器的各个子模块电压进行闭环控制，当子模块数较多时，控制系统的计算任务繁重，通讯压力大。因此，该均压策略比较适用于子模块数较少的中低压、中小功率场合。以子模块电压排序为基础的直接均压方法依据模块化多电平换流器当前的桥臂电流方向以及子模块电压的排序结果来确定子模块的投入与切除，思路简单、直接。在高压大功率场合，模块化多电平换流器的一个桥臂的子模块数多达上百个，如Trans Bay Cable project的模块化多电平换流器换流站一个桥臂有200个子模块。如此多子模块电压的排序，导致以子模块电压排序为基础的直接均压方法在排序过程中耗时严重，给控制系统带来延时。

发明内容

本发明旨在提供一种模块化多电平换流器的均压方法，特别适用于大功率电力电子设备制造技术、电力传动技术、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术等领域。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种模块化多电平换流器的均压方法，它包括阀组内均压和阀组间均压两部分，阀组内均压实现模块化多电平换流器各个阀组内部的子模块电压的均衡，阀组间均压实现模块化多电平换流器各个阀组之间的子模块电压平均值的均衡。

所述的阀组内均压的过程为：根据本阀所在桥臂的当前桥臂电流方向i、本阀组内各个子模块电压的排序结果以及本阀组需要投入的子模块数N_v，来确定本阀组内各个子模块的触发脉冲；若i>0，子模块电容充电，选择投入本阀组内N_v个子模块电压较低的子模块，剩余N-N_v个子模块切除；若i<0，子模块电容放电，选择投入本阀组内N_v个子模块电压较高的子模块，剩余N-N_v个子模块切除。

对于模块化多电平换流器的任意一个桥臂，所述的阀组间均压的过程为：

1）利用式(1)～(2)计算出中间变量N_on1,N_on2,…,N_onj,…,N_onM以及N_res（1≤j≤M）；本桥臂内M个阀组可以正常工作的子模块数分别为N_T1,N_T2,…,N_Tj,…,N_TM，M为一个桥臂的阀组数量；N_arm为本桥臂期望投入的子模块数；INI(x)为取整函数，即舍去x小数部分；

Nonj=INTNarmNTjΣj=1MNTj---(1)]]>