[发明专利]一种模块化多电平换流器交流侧预充电方法

说明书

本发明涉及一种模块化多电平换流器交流侧预充电方法，所述模块化多电平换流器由多个结构相同的子模块级联构成，该方法包括不控制充电和可控充电两个过程，不控制充电的过程包括：在模块化多电平换流器闭锁时，交流侧电流通过子模块中反并联二极管对电容进行充电；可控充电的过程包括：不控制充电结束后，解锁模块化多电平换流器，使子模块处于半闭锁状态，采用固定上升率的直流电压控制，从而使电容电压达到指定值并保持稳定。与现有技术相比，本发明在模块化多电平换流器中使用带固定上升率的直流电压控制，控制方法简单有效，可以避免交流转直流控制是产生的冲击电流，保护模块化多电平换流器设备安全稳定的运行。

技术领域

本发明涉及模块化多电平换流器领域，尤其是涉及一种模块化多电平换流器交流侧预充电方法。

背景技术

作为高压直流输电的核心器件，电压源换流器也是当今电力电子技术应用领域的研究热点。电压源换流器可以四象限运行，有功功率和无功功率独立控制，可以通过改变电流方向来实现潮流翻转，应用前景十分广阔。

目前实际工程中大多数是两电平和三电平的变流器，这两种变流器受拓扑结构的限制，输出特性差，谐波含量高，开关损耗比较大，开关频率高，受单个开关耐压的限制，这些拓扑结构需要使用大量开关器件直接串联的技术，对器件开通和关断的同步性有较高的要求。

现有方法是在子模块电容电压满足子模块控制电源所需的最低电压之后，将交流侧的限流电阻切除，MMC切换到稳态运行时的控制器作用，继续对电容进行充电，这时直接采用定直流控制会产生冲击电流，对设备安全稳定运行造成威胁。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种模块化多电平换流器交流侧预充电方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模块化多电平换流器交流侧预充电方法，所述模块化多电平换流器由多个结构相同的子模块级联构成，该方法包括不控制充电和可控充电两个过程；

不控制充电的过程包括：在模块化多电平换流器闭锁时，交流侧电流通过子模块中反并联二极管对电容进行充电；可控充电的过程包括：不控制充电结束后，解锁模块化多电平换流器，使子模块处于半闭锁状态，采用固定上升率的直流电压控制，从而使电容电压达到指定值并保持稳定。

优选的，所述不控制充电的过程中，模块化多电平换流器的三相瞬时电压U_a、U_b、U_c的大小包括六种关系：

U_a＞U_c＞U_b；U_a＞U_b＞U_c；U_b＞U_a＞U_c；U_b＞U_c＞U_a；U_c＞U_b＞U_a；U_c＞U_a＞U_b。

优选的，所述子模块包括电容器和分别带反并联二极管的第一IGBT、第二IGBT。

优选的，所述子模块中的第一IGBT、第二IGBT相互配合使子模块输出不同的电压。

优选的，所述解锁模块化多电平换流器，使子模块处于半闭锁状态的过程包括以下步骤：

(1)先关断第一IGBT，给第二IGBT触发脉冲，使子模块处于切除状态；

(2)通过检测电流的方向来判定第二IGBT的开通与关断；

(3)不断进行步骤(1)和(2)，当电容电压达到额定要求电压时开通第二IGBT，使该子模块处于切除状态；