[发明专利]一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法

说明书

一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，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，此发明基于电容电压平衡算法把温度加入平衡算法中，既平衡了模块化多电平的电容电压，又平衡了它的温度，而且此算法基于上一周期的开通子模块个数，排序时不需要对所有的子模块进行排序，算法简单。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种用于模块化多电平换流器的子模块均压方法。

背景技术

近来，模块化多电平转换器(MMC)被认为是适用于高功率电压源转换器的技术。由于其可扩展性，高效率，输出电压的总谐波失真低，开关频率低以及低中功率器件使用能力等优点，已在商业上实现高压直流，静态同步补偿器和大型电机驱动应用。

由于MMC含有大量子模块，需要控制其电容电压平衡，以保证MMC稳定运行。而电容电压平衡会导致不同子模块中功率半导体的负载不平衡，而且控制电容电压平衡时通常不考虑元器件的功率损耗和功率器件之间结温的平衡。而在MMC应用中，来自同一个子模块的器件的功率损耗分布通常是不相等的，因此会导致MMC热不平衡的问题。另外，同一个MMC中子模块之间的热平衡只有在所有子模块参数都相同的情况下才是确定的。而在实践中，子模块通常是不相同的，由于子模块电容器的制造公差，功率器件的导通和开关损耗等也不尽相同。另外，运行期间电容器的劣化和一个断开的子模块的更换可能进一步导致子模块的电容的显著偏差。因此提出模块化多电平换流器热平衡控制方法是有必要的。

发明内容

发明目的：

一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其目的是解决以往所存在的问题。针对上述背景中描述的模块化多电平换流器各种热不平衡产生的原因，本发明基于优化的电容电压平衡控制方法将子模块中元器件的温度考虑其中，从而提出了一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法。此方法是根据本周期需开通的子模块数与上个周期需开通的子模块数的差和臂电流的方向，从而开通或关断子模块，在选择开通或关断的子模块时按定义的包含电容器电压和元器件温度的函数来排序选择。本周期需开通的子模块数是用NLC方法确定的。

技术方案：

一种模块化多电平换流器的热平衡控制方法，其特征在于：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。