[发明专利]混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统，特别是涉及混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统。

背景技术

级联多电平换流器具有模块化设计、交直流谐波含量低、电压和容量扩展容易等优点，在柔性直流输电领域获得了广泛应用。现有柔性直流输电采用的级联多电平换流器，其每个桥臂的功率模块全部采用半桥结构。半桥结构的功率模块不具备直流故障自清除能力，即在直流侧发生双极短路的情况下，半桥功率模块反并联二极管的“整流效应”使交流系统持续向故障点馈入短路电流，威胁换流阀等主设备安全。为了切除短路故障，需要跳开换流器交流侧进线开关。该措施的故障清除速度较慢，故障清除后系统恢复输电的速度也较慢。

混合型级联多电平换流器包括多个桥臂，每个桥臂的功率模块包括半桥功率模块和全桥功率模块，由于全桥功率模块具备直流故障自清除能力，因此在合理配置半桥和全桥功率模块数量的基础上，混合型级联多电平换流器也具备直流故障自清除能力。该方法清除直流双极短路故障的速度较快，故障清除后系统恢复输电的速度也较快。由于半桥、全桥功率模块的混合使用，混合型级联多电平换流器的功率模块电容电压平衡不同于半桥型、全桥型级联多电平换流器。

目前已有学者提出半桥和全桥功率模块间的平衡控制方法，该方法需要对半桥和全桥功率模块电压的平均值进行闭环控制，处理过程复杂、数据处理量大，对控制系统的处理能力有较高要求。

发明内容

基于此，有必要针对现有混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法处理过程复杂且数据处理量大的问题，提供一种简单且数据处理量小的混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统。

一种混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法，混合型级联多电平换流器中桥臂的功率模块包括全桥功率模块和半桥功率模块；

以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，所述混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法包括步骤：

获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果；

获取所述单个桥臂的参考波，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量，记录所述单个桥臂所需投入的功率模块数量为符号M，其中，M为整数，当M为正数时，表示所述单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平，当M为负数时，表示所述单个桥臂需要|M|个功率模块输出负电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平；

判断所述单个桥臂的电流方向，并根据所述电容电压排序结果、所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及单个桥臂电流方向，调节所述单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的输出电平。

一种混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统，混合型级联多电平换流器中桥臂的功率模块包括全桥功率模块和半桥功率模块；

以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，所述混合型级联多电平换流器的电容电压平衡系统包括步骤：

排序模块，用于获取每个单个桥臂中所有功率模块的电容电压，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果；

功率模块投入数量计数模块，用于获取所述单个桥臂的参考波，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量，记录所述单个桥臂所需投入的功率模块数量为符号M，其中，M为整数，当M为正数时，表示所述单个桥臂需要M个功率模块输出正电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平，当M为负数时，表示所述单个桥臂需要|M|个功率模块输出负电平，所述单个桥臂中剩余功率模块输出零电平；

调节模块，用于判断所述单个桥臂的电流方向，并根据所述电容电压排序结果、所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及单个桥臂电流方向，调节所述单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的输出电平。

本发明混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统，以所述混合型级联多电平换流器中每个单个桥臂为研究对象，根据单个桥臂中所有功率模块的电容电压，对所述单个桥臂中所有功率模块进行预设顺序排序，获得电容电压排序结果，对所述单个桥臂的参考波采用就近取整原则，获得所述单个桥臂所需投入的功率模块数量M，根据电容电压排序、单个桥臂所需投入的功率模块数量M以及桥臂中电流方向合理安排单个桥臂中全桥功率模块和半桥功率模块的触发脉冲，实现混合型级联多电平换流器的电容电压平衡。

附图说明