[发明专利]一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置

说明书

本发明提供了一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置，当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量，然后确定三相环流抑制电压修正量，最后确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压并降低子模块电容电压波动，轻型化效果明显，且混合型模块化多电平换流器能够稳定运行。本发明提供的技术方案引入了三次谐波电压修正量，解决了调制比增大时全桥子模块出现电压负降落的问题，且充分发挥了混合型MMC可以无闭锁穿越直流故障，兼顾经济性和控制灵活性的特点，能够在保持直流母线电压和输送功率不变的前提下，能够大幅度降低子模块电容电压波动的程度和子模块电容的成本，且实现模块化多电平换流器的轻型化。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置。

背景技术

柔性直流输电(VSC-HVDC)是继交流输电、常规直流输电之后的新一代直流输电技术。柔性直流输电技术具有有功、无功可独立调节，弱电网接入和低电压穿越能力强，低交流滤波及无功补偿需求等特点。柔性直流输电是构建智能电网的重要装备，与传统方式相比，柔性直流输电在孤岛供电、城市配电网的增容改造、交流系统互联、大规模风电场并网等方面具有较强的技术优势，是改变大电网发展格局的战略选择。由于模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)具备易扩展、波形好、故障穿越能力强和模块化设计等特点适用于高压大功率等场合，MMC在柔性直流输电领域备受关注。

然而，混合型模块化多电平换流器作为柔性直流输电系统的核心设备，目前仍存在许多制约瓶颈。与传统直流输电换流器相比，同等容量等级的混合型模块化多电平换流器中电容体积更大，因而带来的成本不容忽视。且随着输送容量和直流母线电压等级的提高，电容规模扩大引起的经济和技术问题将更加严重。现有技术中由于混合型模块化多电平换流器的母线电压波动较大，导致混合型模块化多电平换流器不能稳定运行且轻型化效果差。

发明内容

为了克服上述现有技术中混合型模块化多电平换流器的母线电压波动较大而导致的轻型化效果差的不足，本发明提供一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法和装置，当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量，然后根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量，接着通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压，最后通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低了子模块电容电压波动，混合型模块化多电平换流器能够稳定运行，轻型化效果明显。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一方面，本发明提供一种混合型模块化多电平换流器轻型化方法，包括：

当混合型模块化多电平换流器稳定时，确定三次谐波电压修正量；

根据混合型模块化多电平换流器的桥臂电流确定三相环流抑制电压修正量；

通过三次谐波电压修正量和三相环流抑制电压修正量确定混合型模块化多电平换流器的调制波电压；

通过混合型模块化多电平换流器的调制波电压降低子模块电容电压波动。

混合型模块化多电平换流器稳定的约束条件如下式：

其中，m表示混合型模块化多电平换流器的电压调制比，p表示电压调制比上限，且N₂表示全桥子模块个数，U_c表示子模块中电容电压参考值，U_dc表示直流母线电压，N表示桥臂子模块个数。

所述三次谐波电压修正量按下式确定：

Δv＝(1/2)[max(U_A,U_B,U_C)+min(U_A,U_B,U_C)]