[发明专利]一种模块化多电平换流器的并行控制系统及方法

说明书

本发明提出了一种模块化多电平换流器的并行控制系统及方法。本发明的并行控制系统包括：采集模块、并行排序网络模块、并行调制波生成模块和触发信号生成模块；采集模块采集的信号输出给并行排序网络模块、并行调制波生成模块和出发信号生成模块；其中的，并行排序网络模块与并行调制波生成模块之间互不影响可以并行执行，将其应用于并行设计控制器即可实现并行执行，在保证控制效果的前提下，降低控制器的计算耗时，减小了控制链路延时，一定程度上避免了模块化多电平换流器的系统动态特性恶化和系统振荡失稳。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，特别是涉及一种模块化多电平换流器的并行控制系统及方法。

背景技术

柔性直流输电技术(voltage source converter based high voltage directcurrent，VSC-HVDC)技术是以可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。其中，模块化多电平换流器(modular multilevel converter，MMC)克服了二三电平换流器对器件开关一致性的要求，且具备开关损耗低、波形质量好等优势，已成为柔性直流输电的首选拓扑，并在学术界和工业界得到了广泛的研究和应用。

MMC的优势来自于其子模块(sub-module，SM)级联的独特结构，通过分散在各子模块内部的电容实现交直流之间的能量传递。但随着柔性直流向高压大容量方向发展，MMC桥臂串联的子模块可高达数百个，每个子模块需独立控制，给MMC控制系统设计和实现带来诸多挑战。控制装置间的大量数据通信及控制计算耗时导致MMC控制链路延时难以减小，实际工程实测延时高达600-700μs。长控制链路延时不但会恶化系统动态特性，甚至造成系统振荡失稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块化多电平换流器的并行控制系统及方法，以减小控制链路延时，避免模块化多电平换流器的系统动态特性恶化和系统振荡失稳。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种模块化多电平换流器的并行控制系统，所述并行控制系统包括：采集模块、并行排序网络模块、并行调制波生成模块和触发信号生成模块；

所述采集模块的输入端与模块化多电平换流器连接，用于获取所述模块化电平换流器的运行信息，所述运行信息包括模块化多电平换流器的交流侧三相电压、交流侧三相电流、各个桥臂的各个子模块的模块电容电压和桥臂电流；

所述采集模块的第一输出端与所述并行排序网络模块的输入端连接，所述并行排序网络模块的输出端与所述触发信号生成模块的第一输入端连接，所述并行排序网络模块用于对所述采集模块采集的各个桥臂的各个子模块的模块电容电压进行并行排序，并将模块电容电压排序结果发送给所述触发信号生成模块；

所述采集模块的第二输出端与所述并行调制波生成模块的输入端连接，所述并行调制波生成模块的输出端与所述触发信号生成模块的第二输入端连接，所述并行调制波生成模块，用于对所述采集模块采集的交流侧三相电压进行锁相环控制、环流抑制、park变换、双闭环控制和最近电平调制获取模块化多电平换流器的各个桥臂的调制波，并将每个桥臂的调制波发送给所述触发信号生成模块；

所述采集模块的第三输出端与所述触发信号生成模块的第三输入端连接，所述触发信号生成模块的输出端与所述模块化多电平换流器的控制端连接，所述触发信号生成模块用于根据所述模块电容电压排序结果、每个桥臂的调制波和所述桥臂电流，对所述模块化多电平换流器的各个子模块进行投切选择，生成每个子模块的触发信号，控制所述模块化多电平换流器的各个子模块的状态。

可选的，所述并行调制波生成模块包括锁相环子模块、park变换及闭环控制子模块、环流抑制子模块和最近电平调制子模块；

所述采集模块的第二输出端与所述锁相环子模块的输入端连接；