[发明专利]一种模块化多电平换流器预充电限流电阻的参数计算方法

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器预充电限流电阻的参数计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)判断在预充电起始阶段模块化多电平换流器中充电电流最大的相；

2)确定模块化多电平换流器交流侧中各相电流与其对应桥臂电流之间的关系、模块化多电平换流器交流侧中各桥臂电流之间的关系及模块化多电平换流器交流侧中各相电流之间的关系；

预充电起始阶段，各桥臂串联子模块的等效电容分别用桥臂电容C_kl代替，k＝a，b，c；l＝p，n，a、b、c分别表示a相、b相及c相，p和n分别表示上桥臂及下桥臂，各桥臂电容的值不完全相同，各桥臂电容的值取决于子模块的类型及当前时刻桥臂电流的方向，在桥臂子模块类型相同的情况下，电流方向相同的各桥臂等效电容相等，则有：

C_ap＝C_bn＝C_cn＝C₁ (1)

C_an＝C_bp＝C_cp＝C₂ (2)

其中，C₁及C₂分别代表电流方向相同的各桥臂等效电容；

预充电起始时刻，桥臂电容不带电，并且桥臂电容的容抗跟桥臂电抗的感抗相比很小，故认为预充电起始时刻，各相上桥臂电流均分，则有：

i_ak＝i_bk+i_ck，k＝p，n (4)

i_a＝i_b+i_c (5)

i_mp及i_mn分别为m相上下桥臂的电流，i_m为交流侧m相的线电流，i_ak、i_bk及i_ck分别为与abc三相相连的三个桥臂中上下桥臂的电流，

3)根据步骤2)确定得到的模块化多电平换流器交流侧中各相电流与其对应桥臂电流之间的关系、模块化多电平换流器交流侧中各桥臂电流之间的关系及模块化多电平换流器交流侧中各相电流之间的关系得预充电起始阶段最大充电电流的表达式：

其中，w为频率，R_lim为限流电阻，R_s及L_s分别为系统电阻及系统电抗，L_b为桥臂电抗，u_ab及u_ac分别为a相、b相和a相、c相线电压的瞬时值，联立式(1)-(7)得：

其中，u_a为交流侧a相电压；

4)根据预充电起始阶段最大充电电流的表达式将预充电起始阶段的充电回路等效为RLC串联电路，再忽略预充电起始阶段充电电流中的振荡衰减分量，保留预充电起始阶段充电电流中的稳态分量，将模块化多电平换流器交流侧相电压的峰值代入预充电起始阶段最大充电电流的表达式中，得预充电起始阶段最大充电电流的具体表达式；

由式(8)得等效的RLC串联电路，其中，等效电源电压u_s＝3u_a，等效电阻R_e＝3(R_lim+R_s),等效电感等效电容在预充电起始阶段，电容及电感均不带电，此时等值电路近似为零状态的二阶RLC回路，结合电路及数学知识可求得充电电流如式(9)～(11)所示，包括稳态分量i_p和振荡衰减分量i_h；

i＝i_p+i_h (9)

其中，t为时间，i为充电电流，U为交流侧相电压有效值，一般情况下，R_eL_e，因此振荡衰减分量i_h衰减很快，因此忽略不计，即：

其中，i_max为最大充电电流；

5)由预充电起始阶段最大充电电流的具体表达式得到模块化多电平换流器限流电阻的大小，完成模块化多电平换流器预充电限流电阻的参数计算，其中，

对于特定的模块化多电平换流器及交流系统而言，U、L_e、C_e及R_s均为已知参数，只需根据相应设备的容量及器件的通流能力给定i_max，代入式(13)，得所需限流电阻的大小。

2.根据权利要求1所述的模块化多电平换流器预充电限流电阻的参数计算方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：在预充电起始阶段，比较模块化多电平换流器中各相电压的大小关系，确定模块化多电平换流器各桥臂的电流方向，以判断在预充电起始阶段模块化多电平换流器中充电电流最大的相。