[发明专利]模块化多电平变流器相间功率不平衡控制方法

说明书

本发明公开了一种模块化多电平变流器相间功率不平衡控制方法。本发明所述变流器MMC系统中包含带有光伏电池板的子模块、直流电网和三相交流电网三个端。本控制方法包括子模块输出功率的获取，根据系统功率分配指令分别进行三端功率控制，并且在三相电池板的输出功率指令不相等时，分别根据不平衡情况通过在各相的桥臂中注入桥臂零序环流进行功率跟踪，可以使三相系统能够按预定功率指令稳定运行并且保证三相交流电网输出功率平衡。

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平变流器相间功率不平衡控制方法，特别是涉及MMC拓扑结构中子模块为有源模块的相间功率不平衡时的控制方法。

背景技术

模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter，MMC)最早由德国的R.Marquardt等学者提出。该拓扑的桥臂采用了半桥子模块的级联结构，在避免了大量开关器件直接串联的同时，获得了多电平的输出特性。相对于常用的二极管中性点箝位型(Neutral Point Clamped，NPC)多电平换流器和飞跨电容(Flying Capacitor，FC)型多电平换流器而言，MMC具有以下优点：

(1)采用模块化结构，无须增加箝位二极管或飞跨电容器；

(2)单个子模块承受的电压相对较低且无须开关器件的直接串联；

(3)由于MMC输出电平数较多，因此可以在较低的开关频率下获得低谐波的输出特性，且开关损耗较小；

(4)具有模块化、冗余、易扩展的特点，适合高压大功率变流器应用。

近年来MMC已广泛应用与高压直流输电，海上风力发电并网等场合，子模块的拓扑结构也具有多样性，有半桥子模块(Half-Bridge Sub-Module，HBSM)、全桥子模块(Full-Bridge Sub-Module，FBSM)以及双箝位型子模块(Clamp-Double Sub-Module，CDSM)等等，并且有多种子模块的混合连接。随着MMC应用的快读发展，子模块端近年也由无源发展为有源，子模块端可以接风电、电动汽车、储能模块以及光伏模块等，子模块的有源端与子模块的连接处也有不同的方式，AC/DC，DC/DC，隔离或者非隔离等方式。

分布式发电与级联式多电平的结合既可以提高实现各个子模块单元的独立控制，在大型光伏并网发电系统中，光伏阵列的数量数以万计，最大限度地提高光伏阵列的太阳能利用率，让其尽可能工作在最大功率状态，将会大幅度提高光伏系统的发电效率，且多电平逆变器又可以实现多电平电压输出改善并网质量。