[发明专利]用于控制模块化多电平转换器的方法

说明书

本发明提供了一种用于控制模块化多电平转换器(10)的方法，该方法包括适用于通过连续时间模型建模的内部调节，所述连续时间模型可以用方程组的形式表示，使用离散时间模型执行内部调节，并且通过转换方程组以便将所述方程组置于矩阵表示中的步骤和离散化放置在所述矩阵表示中的方程组的步骤来获得离散时间模型。

背景技术

本发明涉及将交流电(AC)转换成直流电(DC)并反之亦然的模块化多电平转换器(MMC)的技术领域。

MMC转换器通常用于使用直流电传输电力的高压直流(HVDC)传输网络中。在已知的方式中，它们包括用于连接到DC供电网络的DC部分和用于连接到AC供电网络的AC部分。在传统方式中，这种转换器包括多个可控的子模块，特别地用于适应DC和AC供电网络与转换器之间的功率交换。管理HVDC网络的一个重要方面是控制MMC转换器及其子模块。

本发明更具体地涉及一种用于控制这种模块化多电平转换器(MMC)的方法，该方法包括内部调节步骤，称为“快速”调节。

在工业中，已知借助模型对系统的行为进行建模，以便预测和分析这种系统的行为，从而由此推导出能够控制所述系统的控制律。

特别地，已知借助所谓的“连续时间”模型对MMC转换器的内部调节进行建模，其中内部调节可以借助内部调节级或模块来执行。术语“连续时间模型”用于表示时间可以取无穷大实际值的模型，与离散时间模型形成对比，在离散时间模型中时间由离散(即采样)变量表示。举例来说，这种连续时间模型使用比例积分型校正器。

从所述连续时间模型合成的能够对所述MMC转换器的内部调节进行调节的控制律是连续时间控制律，其需要离散化(即进行离散)，特别是对于各种数字计算装置的需要。然而，已知的是，连续时间控制律的离散化导致信息的丢失，这损害了控制律相对于实际系统的保真度。在应用所述控制律时(例如，为了控制内部调节级)会损害结果的准确性。

欧拉模型类型的离散时间模型也是已知的，其从连续时间模型获得并且使得能够直接合成离散时间控制律。然而，从那些欧拉型模型合成的控制律提供的内部调节(更具体地，对内部调节级的控制)不够精确，从而导致未能充分利用转换器的潜能。此外，这些模型是不准确的，并且不能提供足够接近转换器的实际行为的令人满意的模拟和控制性能结果，特别地采样间隔很大。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于控制模块化多电平转换器的方法，解决了上述问题。

为此，本发明提供了一种用于控制模块化多电平电压转换器(用于将AC电压转换为DC电压并且反之亦然)的控制方法，该转换器包括用于连接到DC供电网络的“DC”部分和用于连接到AC供电网络的“AC”部分，该方法包括适用于通过连续时间模型建模的内部调节，该连续时间模型可以用与转换器的运行相关联的变量和参数的方程组的形式表示。

根据控制方法的一般特征，使用离散时间模型执行内部调节，并且通过以下步骤获得离散时间模型：

·转换方程组的步骤，以便将所述方程组置于矩阵表示中，其中方程组的变量以向量的形式表示，并且所述方程组的参数以矩阵的形式表示；以及

·离散化放置在所述矩阵表示中的方程组的步骤。

术语“模块化”转换器用于表示包括多个可控子模块的转换器。

优选地，但是以非限制性方式，模块化多电平转换器(MMC)具有多个支路，每个支路包括上臂和下臂。每个臂将DC供电网络的正或负端子连接到AC供电网络的端子。每个臂还包括多个子模块，这些子模块可由每个子模块专用的控制构件单独控制。每个子模块包括电容器，当子模块的控制构件被激活时，该电容器在臂中串联连接。

在不超出本发明范围的情况下，本发明的控制方法同样可以应用于其他类型的模块化多电平转换器，特别地半桥(HB)MMC转换器、全桥(FB)转换器、或具有交替臂转换器(AAC)结构的转换器。这些结构是本领域技术人员公知的。