[发明专利]一种MMC子模块电容值的选取方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子工程技术领域，具体涉及一种MMC子模块电容值的选取方法。

背景技术

模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)采用子模块级联形式，避免大量开关器件直接串联，具有良好的电压输出特性，且不存在动态均压等问题，非常适用于高压直流输电场合。

在2010年和2011年的两次国际电力电子会议上，德国慕尼黑联邦国防军大学的学者R.Marquardt进一步提出广义MMC的概念，以子模块为基本单元，根据内部构造不同将子模块分为三种基本类型：半桥子模块(half bridge sub-module，HBSM)、全桥子模块(full bridge sub-module，FBSM)和箝位双子模块(clamp double sub-module，CDSM)。

MMC主回路参数设计是整个系统设计的重要组成部分，合理的主回路参数可以有效改善系统的动态和稳态性能，降低系统的初始投资及运行成本，提高系统的经济性能指标。MMC子模块电容值是主回路参数设计中非常重要的一个参数。关于子模块电容器容值参数的设计，目前有很多文献进行了研究，基本原理是根据子模块电容器电压波动率的限值，确定子模块电容器的电容值。但子模块电容器电压波动率的计算公式都采用了简化的解析计算公式，而且对子模块电容器电压波动率限值的确定依据，并没有明确的论述，有的取5％，有的取10％。

由于子模块电容器的投资成本与换流器功率器件的投资成本基本相当，因此，电容值大小的选择对电容器投资成本有巨大的影响，故关于子模块电容器的电容值设计问题，必须做更系统深入的工作。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种MMC子模块电容值的选取方法，其选取结果经济合理、使用范围广，在工程中具有非常强的参考意义与使用价值。

一种MMC子模块电容值的选取方法，该方法通过引入等容量放电时间常数的概念并建立其与MMC子模块电容值的关系式，进而通过仿真确定出所述等容量放电时间常数的给定区间；然后根据实际工程需求，在该给定区间内选定出等容量放电时间常数的给定值，进而根据该给定值通过等容量放电时间常数与MMC子模块电容值的关系式计算确定出所述的MMC子模块电容值。

所述等容量放电时间常数的概念为MMC所有子模块电容的额定储能之和以等于MMC容量的功率放电，则子模块电容所能持续放电的时间长度。

所述等容量放电时间常数与MMC子模块电容值的关系式如下：

H=3C0Udc2SvNN]]>

其中：H为等容量放电时间常数，C₀为MMC子模块电容值，U_dc为MMC的直流母线电压，S_vN为MMC的额定容量，N为MMC每个桥臂的子模块级联个数。

优选地，所述等容量放电时间常数的给定区间为35～45ms；该区间内子模块电容电压的波动率较优。

根据等容量放电时间常数的给定值通过以下公式计算确定MMC子模块电容值：

C0=H0SvNN3Udc2]]>