[发明专利]一种背靠背MMC结构中逆变器的预充电控制方法

说明书

一种背靠背MMC结构中逆变器的预充电控制方法，首先进行第一充电阶段，控制充电电流对MMC逆变器所有子模块电容充电，并计算出充电电流作用的时间。然后进行第二充电阶段，根据第一充电阶段结束时刻，控制IGBT的关断与开通，对首先投入的子模块电容充电，切除剩余子模块。最后以首先投入充电的子模块电容充电结束时刻控制IGBT的通断，投入剩余子模块上文同时切除首先投入充电的子模块，可计算出整个预充电所需时间。从而实现通过控制充电电流对MMC逆变器预充电，并保证安全充电的同时使得充电时间最短，以时间节点控制子模块的充电状态，节省了子模块电容电压检测装置。

技术领域

本发明涉及MMC(模块化多电平变换器)技术领域，具体涉及一种背靠背MMC结构中逆变器的预充电控制方法。

背景技术

MMC与传统的多电平变流器相比，MMC具有开关损耗小，输出波形质量高，故障处理能力强，易于扩容，可四象限运行等特点。MMC系统中包含大量悬浮的子模块电容，在启动前所有子模块电容均无电压。启动MMC时，首先要采取相应的控制方法对子模块电容充电，将子模块电容充电至稳定运行时的电压要求。背靠背MMC由MMC整流器和MMC逆变器构成，已经有许多公开文献详细介绍了通过交流侧对MMC整流器的预充电控制方法，而对MMC逆变器预充电控制策略的研究比较少。背靠背MMC结构中可以通过MMC整流器对MMC逆变器充电，在充电过程中必须抑制充电电流的冲击，因此发明了一种背靠背MMC结构中逆变器的预充电控制方法。

发明内容

本发明的目的是通过控制充电电流只对背靠背MMC结构中的逆变器预充电，解决充电电流的冲击问题，并实现在安全充电的同时使得充电时间最短。

本发明是一种背靠背MMC结构中逆变器的预充电控制方法，其步骤为：

预充电控制方法分为两个阶段；在第一充电阶段，对MMC逆变器所有子模块电容充电；在第二充电阶段，首先投入每相n个子模块充电，切除剩余子模块；计算出首先投入子模块充电时间，根据时间节点将首先投入的子模块切除，对剩余子模块充电；MMC逆变器各相结构相同，以a相为例，流过a相桥臂电流为i_a＝I_d/3；在充电过程中，MMC逆变器桥臂存在杂散电感L_s，包括桥臂电感，充电电流的突变会产生过电压；在部分充电时间段内，充电电流变化产生的过电压ΔU＝L_s di_a/dt，为保证充电系统的安全，将ΔU控制在10％U_dc以内，U_dc为背靠背MMC稳定运行时直流母线电压；在安全充电的同时使得充电时间最短，充电电流变化速率k＝10％U_dc/L_s；在第一充电阶段分为三个步骤：

步骤一：在0-t₁时间段内，控制充电电流：

I_d＝kt(0≤t≤t₁) (公式一)

式中t₁为第一充电阶段I_d上升至I_m时刻，I_m为功率器件所能承受的最大电流；计算得：

步骤二：在t₁-t₂时间段内，以最大电流I_m对电容充电，t₂为第一充电阶段I_d从I_m开始下降时刻；

步骤三：在t₂-t₃时间段内，I_d为：

I_d＝-k(t₃-t)(t₂≤t≤t₃) (公式三)