[发明专利]一种基于MMC的多端口交直流变换器及其控制方法

说明书

一种基于MMC的多端口交直流变换器及其控制方法，所述变换器包括：三个相单元，通过交流端口与电网连接，每一所述相单元上均对应设置有上、下两个桥臂，每一所述桥臂由若干子模块和电抗串联形成，所述子模块包括相连的MMC子模块和IBDC子模块，所述MMC子模块的直流母线通过直流母线端口与直流电源或负荷连接，所述IBDC子模块通过分散直流端口与直流源荷连接。本申请具有如下优势：(1)能有效的维持换流器和网侧功率的稳定流动，调节充电接口处的功率和电压，以适应不同的工况，具有较好的控制效果。(2)能够有效的整合电动汽车、直流微网、退役储能电池等直流源荷，形成一个统一的系统。

技术领域

本发明属于模块化多电平换流器技术领域，具体涉及一种基于MMC的多端口交直流变换器及其控制方法。

背景技术

中国是世界上经济发展最快的发展中国家，化石燃料的大量燃烧使得环境污染问题愈加严峻。而新能源汽车和可再生能源的大力发展，对于解决环境污染问题具有重大意义。在政府的大力支持下，近几年国内新能源汽车爆发式增长，截至2018年年末我国民用汽车保有量24028万辆，也带来了动力电池的退役问题。

退役的动力电池虽然不适用于车载续航，但是其储能能力还可以作为储能设备，退役电池的梯次利用即可以有效提高动力电池的利用率，当退役电池作为可再生能源的辅助技术，梯次利用储能电池更可以促进可再生能源发电的消纳。可再生能源的间歇性、波动性直接决定了大规模可再生能源直接入网将严重威胁电力系统的安全稳定。因此可再生能源常以分布式电源的形式，和储能、传统火力发电等构成多能互补微网，共同接入外部电网。微网作为交直流混联典型结构，一直是智能电网领域研究的热点，然而微网形式的交直流变换结构，对安装场地有一定要求，适用范围有限、维护成本较高，当分布式电源种类较多时，交直流混合微网结构相对复杂，增加了控制的难度。

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter，MMC)是一种高模块化的、高集程度的电力电子换流拓扑结构，具有一个交流端口和多个直流子模块端口，通过适当的改造能够应用于直流源荷(如电动汽车、交直流微网、退役储能电池等)的大规模集群接入电网。电动汽车、交直流微网以及其他直流源荷与MMC直接连接会影响MMC的安全运行，增加控制难度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于MMC的多端口交直流变换器，包括：三个相单元，通过交流端口与电网连接，每一所述相单元上均对应设置有上、下两个桥臂，每一所述桥臂由若干子模块和电抗串联形成，所述子模块包括相连的MMC子模块和IBDC子模块，所述MMC子模块的直流母线通过直流母线端口与直流电源或负荷连接，所述IBDC子模块通过分散直流端口与直流源荷连接。

优选地，所述MMC子模块和所述IBDC子模块并联在稳压电容C1两端。

优选地，所述MMC子模块包括：三极管VT1、三极管VT2、二极管D1 和二极管D2,其中，所述三极管VT1的集电极分别与所述稳压电容C1第一端和所述二极管D1阴极连接而发射极分别与所述三极管VT2的集电极和所述二极管D2阴极连接，所述三极管VT2的发射极分别连接所述稳压电容C1第二端和所述二极管D2阳极。