[发明专利]一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法

权利要求书

1.一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)接受换流器控制层根据NLC方法得到的一个桥臂应投入的子模块个数指令N_on，计算子模块投入数量的变化N_diff；

(2)测量每个子模块的电容电压，并找出最小的电容电压v_cmin和最大的电容电压v_cmax；测量每个子模块中IGBT和反并联二极管的温度，并找出T_1min，T_2min，D_1min，D_2min；

(3)判断N_diff的正负和臂电流的方向；

(4)触发需要打开的子模块，将各子模块电压和温度控制在一个范围内。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：步骤(3)中，当N_diff为正臂电流也为正时，说明需要再开通N_diff个子模块，且需要对这些子模块的电容进行充电，因此D₁导通，测量未开通的子模块的电容电压和D₁的温度，计算未开通的子模块的c₁值并进行排序，插入具有最低c₁的N_diff个子模块；当N_diff为正臂电流为负时，说明需要开通N_diff个子模块且开通的子模块需要放电，因此T₁导通，测量未开通的子模块的电容电压和T1的温度，计算c₃的值并进行排序，插入具有最小c₃的N_diff个子模块；当N_diff为负而臂电流为正时，说明需要关断N_diff个子模块，且关断的子模块是充电的，因此T₂导通，测量已开通的子模块的电容电压和T₂的温度，计算c₂的值并进行排序，旁路具有最小c₂的N_diff个子模块；当N_diff为负而臂电流为正时，说明需要关断N_diff个子模块且T₂导通，旁路具有最小c₂的N_diff个子模块；当N_diff为负而臂电流也为负时，说明需要关断N_diff个子模块且D₂导通，测量已开通的子模块的电容电压和D₂的温度，计算c₄的值并进行排序，旁路具有最小c₄的N_diff个子模块。

3.根据权利要求2所述的一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：对未开通或已开通的子模块进行排序时，其标准不再是电容器电压，而是本方法所定义的包含子模块温度的函数。

4.根据权利要求2所述的一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：

步骤(1)中提到的确定开通子模块个数的NLC方法具体操作如下

设U_dc为直流电压，u_Uref为上桥臂参考电压，u_Lref为下桥臂参考电压，u_ref为输出交流电压参考；

每个桥臂有N个模块，则上、下桥臂应开通模块数分别为

Round表示取整函数。

5.根据权利要求2所述的一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：步骤(3)中作为排序标准的c₁，c₂，c₃，c₄值的函数如下：

c₁＝(v_c-v_c,min)+α(T_j,D1-T_j,D1,min)

c₂＝(v_c,max-v_c)+α(T_j,T2-T_j,T2，min)

c₃＝(v_c,max-v_c)+α₃(T_j,T1-T_j,T1,min)

c₃＝(v_c,max-v_c)+α₃(T_j,D2-T_j,D2,min)

其中，v_c是子模块电容器电压，V_c,min是所有子模块电容电压的最小值，T_j,D1是子模块中第一个二极管的温度，T_j,D1,min是所有子模块中第一个二极管温度的最低值，v_c,max是所有子模块电容电压的最大值，T_j,T2是子模块中第二个IGBT的温度，T_j,T2,min是所有子模块中第二个IGBT温度的最低值，T_j,T1是子模块中第一个IGBT的温度，T_j,T1,min是所有子模块中第一个IGBT所有子模块温度的最低值，T_j,D2是子模块中第二个二极管的温度，T_j,D2,min是所有子模块第二个二极管温度的最低值；加权因子α用于调整有效热平衡的强度，当α＝0时，就是电容电压平衡控制策略，随着α的增大，电容电压平衡策略真的权重就比较大。